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ステッピングモータドライバ
ユニポーラステッピングモータドライバ＆コントローラを作ろうと思っています。まぁ、ネタとしては今更なんですけど。
最近ステッパーもバイポーラが主流ですよね。以前はユニポーラが押していたように思うのですけど。
ドライバも安いのはバイポーラのみです。
バイポーラなら、A4988、MRV8825、L6470、TB6560、TB6600と色々ドライバボード（モジュール）となっています。
一方ユニポーラは、相変わらずサンケンのSLAシリーズ位です。更にボード化はあまり見当たりません。
いや、まぁ見つけてはあるのですけど、https://www.monotaro.com/p/5630/7265/
です。価格の約1万円は社用なので良いのですけど、「出荷目安：44日」ではどうにもなりません。
SECさんの所も休業状態ですし…。
※先週、「1個動かなくなったから見てくれ！」と言われて、オリエンタルモータのステッパーを見たのですけど、
ドライバがやられているようでした。取りあえず、他の用途で用意してあったTB6560ボードで、バイポーラ接続で回して急場をしのぎました。
で、調べてみても、オリエンタルモータもユニポーラドライバは販売していません。それどころか、コントローラで使っている
SG8030まで生産中止になるそうです。
https://www.orientalmotor-shop.jp/shop/product_details_ec.action?hinmei=SG8030J-D&seriesCd=O000
※こんなのが4万もするんですよね。(*_*;
うちの会社の場合、ほぼ、定速で回すだけです。その程度なら作っちゃうか、という事で、Arduino+1602+自作ドライバボード
という感じで行こうと思っています。
で、ドライバはSLA7073か7078に決めたのですけど、回路図を見ていて思いついたのがカレントダウンです。
抵抗値の切り替えかぁ？そう言えば…
という事で、今回は、添付図の赤線部分をX9Cで2値切り替えて動かそうと思います。
※X9Cは5個200円程度で購入しました。
残念ながら私のは10kΩ（実測9.0kΩ）で、回路図の1kΩものではありませんけど、それでも、R1を22kΩにすれば30段階になりそうです。
ほぼ、0.1A毎に指定できます。
（R1を付けなくても9段階あり、それでも十分なんですけど。）
※実はもう一つMCP42010というのも安かったんで買ってあります。でも脇役としてはちょっと邪魔なんですよね。
猛牛ロック 
2019/07/16(Tue) 00:17 No.1748
Re: ステッピングモータドライバ
猛牛ロックさん，こんばんは。
レス遅くなりました。
ドライバーの自作ですか。
ちょっとうらやましいです。
お役にはとうてい立てそうにもありませんが，
以前，オリジナルマインドの
https://www.originalmind.co.jp/goods/07961
のモーターのドライバーについて，メーカーに問い合わせたことがあります。
型番等は，失念してしまったのですが，確か Yahoo ショッピング等で，
商品を紹介してもらったように記憶してます。
結局高いのでやめて，SECさんのところろの買ったのかな，
と思います。
＝＝＝＝＝
ところで，別件なのですが，ご教示お願いできますでしょうか。
４×４のキーパッドのarduinoのライブラリーながめているのですが，
今まで，C 等では，みたことのない記述がありました。
ネットでくぐっても不明で，ちょっと頭抱えてます。
// TwiKeypad::KeyToChar
int16_t TwiKeypad::ReadReg(uint8_t RegAdr)
{
if(ptw==NULL) return -1;
ptw->beginTransmission(TwiAdr);
ptw->write(RegAdr);
ptw->endTransmission(false);
ptw->requestFrom(TwiAdr,uint8_t(1));
int16_t result=-1;
while(ptw->available()) {
result=ptw->read();
} // while
return result;
} // TwiKeypad::ReadReg
ここの，「−＞」はどういう意味なのでしょうか。
レス遅くなりました。
ドライバーの自作ですか。
ちょっとうらやましいです。
お役にはとうてい立てそうにもありませんが，
以前，オリジナルマインドの
https://www.originalmind.co.jp/goods/07961
のモーターのドライバーについて，メーカーに問い合わせたことがあります。
型番等は，失念してしまったのですが，確か Yahoo ショッピング等で，
商品を紹介してもらったように記憶してます。
結局高いのでやめて，SECさんのところろの買ったのかな，
と思います。
＝＝＝＝＝
ところで，別件なのですが，ご教示お願いできますでしょうか。
４×４のキーパッドのarduinoのライブラリーながめているのですが，
今まで，C 等では，みたことのない記述がありました。
ネットでくぐっても不明で，ちょっと頭抱えてます。
// TwiKeypad::KeyToChar
int16_t TwiKeypad::ReadReg(uint8_t RegAdr)
{
if(ptw==NULL) return -1;
ptw->beginTransmission(TwiAdr);
ptw->write(RegAdr);
ptw->endTransmission(false);
ptw->requestFrom(TwiAdr,uint8_t(1));
int16_t result=-1;
while(ptw->available()) {
result=ptw->read();
} // while
return result;
} // TwiKeypad::ReadReg
ここの，「−＞」はどういう意味なのでしょうか。
mabo 2019/07/18(Thu) 23:06 No.1749
Re: ステッピングモータドライバ
71mmのステッパーですか。大きいですね。
「TRIOに接続してお使い頂けます。」となっているので、SLA7078で大丈夫なのでしょう。
このあたりは判りにくい所ですね。
NEMA23モータの大き目のものでも電流は1.5A以下の物も結構あります。
それならA4988（最大2A）やDRV8825（最大2.5A）でも、良いんじゃないか？とも思いますけど、
それらはNEMA17専用の気がします。
電流値が低いという事はその分電圧が高い、という事で、より発熱に繋がり駄目という事なのでしょうかね。
爪サイズのヒートシンクでは無く、もっと大きいのを付ければ大丈夫なのかな？
いずれにしても、ユニポーラの安いドライバはありませんね。
TRIOも3軸で49800円です。以前のクワトロは4軸で31,290円だったのに。
I2C接続4×4キーパッドですか。
これって、しなぷすさんが作ったやつですね。（中はPIC16F1503）
「->」はアロー演算子ですね。
私も、使った事はありません。
式の左辺がポインタ変数の場合はアロー演算子を使うのだと思います。
ただ、これはライブラリ側ですよね？
ユーザー側は
TwiKeypad A;
と実体を作った後は
int data=A.ReadReg(レジスタアドレス);
という形で、レジスタアドレスに入っている値を取得するんだと思います。
「TRIOに接続してお使い頂けます。」となっているので、SLA7078で大丈夫なのでしょう。
このあたりは判りにくい所ですね。
NEMA23モータの大き目のものでも電流は1.5A以下の物も結構あります。
それならA4988（最大2A）やDRV8825（最大2.5A）でも、良いんじゃないか？とも思いますけど、
それらはNEMA17専用の気がします。
電流値が低いという事はその分電圧が高い、という事で、より発熱に繋がり駄目という事なのでしょうかね。
爪サイズのヒートシンクでは無く、もっと大きいのを付ければ大丈夫なのかな？
いずれにしても、ユニポーラの安いドライバはありませんね。
TRIOも3軸で49800円です。以前のクワトロは4軸で31,290円だったのに。
I2C接続4×4キーパッドですか。
これって、しなぷすさんが作ったやつですね。（中はPIC16F1503）
「->」はアロー演算子ですね。
私も、使った事はありません。
式の左辺がポインタ変数の場合はアロー演算子を使うのだと思います。
ただ、これはライブラリ側ですよね？
ユーザー側は
TwiKeypad A;
と実体を作った後は
int data=A.ReadReg(レジスタアドレス);
という形で、レジスタアドレスに入っている値を取得するんだと思います。
猛牛ロック 2019/07/19(Fri) 04:37 No.1750
Re: ステッピングモータドライバ
猛牛ロックさん，おはようございます。
ご説明ありがとうございます。
私の一番苦手な，構造体がらみの演算子だったんですね。
アロー演算子ということで，くぐったら，
詳しい説明のサトあったので，なんとなく理解できました。
＝＝＝＝＝＝＝＝
＞I2C接続4×4キーパッドですか。
＞これって、しなぷすさんが作ったやつですね。（中はPIC16F1503）
そうです。
マトリックスにダイオード使ってない安いものをamazonで，
注文して，使おうと思いました。
キーセンスのプログラム自分で作るようかなと思い，
しなぷすさんがお作りになった，PIC書き込みのプログラムと，
arduino 用のライブラリー眺めていたところです。
arduino で使えば，専用のライブラリーがあるようようですし，
I2Cの通信をするのに，wire.h をインクルードすれば使える手軽さも魅力なのですが，
無謀にも，ものたりなさ感じで，できるかどうかわかりませんが，
PICでやろうともがいでいるところです。
やりたい事はいろいろあるのですが，なかなか，進みませんね。
ご説明ありがとうございます。
私の一番苦手な，構造体がらみの演算子だったんですね。
アロー演算子ということで，くぐったら，
詳しい説明のサトあったので，なんとなく理解できました。
＝＝＝＝＝＝＝＝
＞I2C接続4×4キーパッドですか。
＞これって、しなぷすさんが作ったやつですね。（中はPIC16F1503）
そうです。
マトリックスにダイオード使ってない安いものをamazonで，
注文して，使おうと思いました。
キーセンスのプログラム自分で作るようかなと思い，
しなぷすさんがお作りになった，PIC書き込みのプログラムと，
arduino 用のライブラリー眺めていたところです。
arduino で使えば，専用のライブラリーがあるようようですし，
I2Cの通信をするのに，wire.h をインクルードすれば使える手軽さも魅力なのですが，
無謀にも，ものたりなさ感じで，できるかどうかわかりませんが，
PICでやろうともがいでいるところです。
やりたい事はいろいろあるのですが，なかなか，進みませんね。
mabo 2019/07/19(Fri) 11:52 No.1751
Re: ステッピングモータドライバ
基板の線を引いて、じゃあ削ろうかな！と思った矢先に問題が発生しました。
現在使っているコントローラSG8030S-Dの半互換品にしようと思っているのですけど、
SG8030S-Dの出力クロックは30000Hzまでサポートしています。
じゃあ、その位まで出せるようにしよう、と思ってちょっとcalc（エクセルみたいなもの）で、表を作ってみたのですけど、
一番長くかかる＝遅い設定にすると何と45000クロックにもなる事が判明しました。
こんなになると、テーブル（配列）に保存して、使う訳にはいきません。
じゃあ、1回ごとに次の周期を計算したらどうかな？と思い、周期計算のみをUNOで計算させて、計測したのですけど、
ちょっと工夫を凝らして計算しても、一向に速くなりません。具体的には下記のコードです。
float V=100;
float Va=100;
uint32_t target=30000;
long time;
void setup() {
word cnt=1;
Serial.begin(115200);
time=millis();
while(target>V) {
cnt++;
V=V+1000000UL/Va/V;
}
time=millis()-time;
Serial.println(time);
Serial.println(cnt);
Serial.println(V);
}
実際に計測しているのは
while(target>V) {
cnt++;
V=V+1000000UL/Va/V;
}
です。次の(加速した)速度Vを出していって、30000Hzまで、何回パルスかかって、その時間は何msになるのか見ています。
その結果が
1890ms
44998回（ステップ）
30000.17[Hz]
です。1ステップあたりの計算時間が42usもかかってしまいます。
でも、30000Hzですから、その速度では周期は33.333usしかありません。
自分としては「それ以外の作業」を考えると、10us程度以下じゃないと難しいと感じました。
floatがいけないのかと思い、uint32_tにしたりして試しましたけど、誤差、時間共に悪化しました。
で、手元にあった、STM32F1ボード(BLUE PILL)でやらせた所、
352
44998
30000.17
7.82us/step
になりました。
なので、こちらで行こうと考えています。でも、3.3Vなので、1602キーパッドも使えません。
（元々シールドなので、UNOタイプのボードじゃないと意味は無いのですけど）
そして、X9Cも5V専用なので使えません。
今の所、表示器はNOKIA5110にしようと検討しています。
現在使っているコントローラSG8030S-Dの半互換品にしようと思っているのですけど、
SG8030S-Dの出力クロックは30000Hzまでサポートしています。
じゃあ、その位まで出せるようにしよう、と思ってちょっとcalc（エクセルみたいなもの）で、表を作ってみたのですけど、
一番長くかかる＝遅い設定にすると何と45000クロックにもなる事が判明しました。
こんなになると、テーブル（配列）に保存して、使う訳にはいきません。
じゃあ、1回ごとに次の周期を計算したらどうかな？と思い、周期計算のみをUNOで計算させて、計測したのですけど、
ちょっと工夫を凝らして計算しても、一向に速くなりません。具体的には下記のコードです。
float V=100;
float Va=100;
uint32_t target=30000;
long time;
void setup() {
word cnt=1;
Serial.begin(115200);
time=millis();
while(target>V) {
cnt++;
V=V+1000000UL/Va/V;
}
time=millis()-time;
Serial.println(time);
Serial.println(cnt);
Serial.println(V);
}
実際に計測しているのは
while(target>V) {
cnt++;
V=V+1000000UL/Va/V;
}
です。次の(加速した)速度Vを出していって、30000Hzまで、何回パルスかかって、その時間は何msになるのか見ています。
その結果が
1890ms
44998回（ステップ）
30000.17[Hz]
です。1ステップあたりの計算時間が42usもかかってしまいます。
でも、30000Hzですから、その速度では周期は33.333usしかありません。
自分としては「それ以外の作業」を考えると、10us程度以下じゃないと難しいと感じました。
floatがいけないのかと思い、uint32_tにしたりして試しましたけど、誤差、時間共に悪化しました。
で、手元にあった、STM32F1ボード(BLUE PILL)でやらせた所、
352
44998
30000.17
7.82us/step
になりました。
なので、こちらで行こうと考えています。でも、3.3Vなので、1602キーパッドも使えません。
（元々シールドなので、UNOタイプのボードじゃないと意味は無いのですけど）
そして、X9Cも5V専用なので使えません。
今の所、表示器はNOKIA5110にしようと検討しています。
猛牛ロック 2019/07/22(Mon) 23:42 No.1752
Re: ステッピングモータドライバ
猛牛ロックさん，こんばんは。
＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
猛牛ロックさんのやられているプログラム，
なんとなく理解できるのですが，細かいところは，
私の能力超えてるかななんて思います。
処理速度等のことも考えなきゃいけないようなので，
その辺，難しいんでしょうね。
遙か昔ですが，短時間で処理したいもの（ソート処理）がプログラムのなかにあったので，
その部分だけ，市販のアセンブラーのプログラム買って，
Cとリンクさせたことあります。
フロートの処理だと，やはり時間かかるんでしょうね。
＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
開発するには，遙かにarduino系（細かい分類わかりません）が便利なような気がします。
デバッカー等使わなくても，PCのモニターに書き込めるので。
PICだと，LCD使って表示するのに不具合がどこにあると，確かめるだけでも，あれこれ考えないいけないので，
無駄に時間かかると思います。
＝＝＝＝＝＝＝＝
私には，
＞なので、こちらで行こうと考えています。でも、3.3Vなので、1602キーパッドも使えません。
この，3.3Vが，ちょっとやっかいでした。PICに3.3VのLCDそのままつないで，破損させました。（汗）
これは，私のおっちょこちょい？のなせる技ですけど。（笑）
ということで，５V電源の
https://www.amazon.co.jp/gp/product/B07C2TCWFD/ref=ppx_yo_dt_b_asin_image_o00_s00?ie=UTF8&psc=1
購入しました。
購入の予定なかったのですが，
https://www.amazon.co.jp/gp/product/B079Q6X5Q6/ref=ppx_yo_dt_b_asin_title_o06_s00?ie=UTF8&psc=1
を購入して届いたのですが，なんと，LCDは別売だったのでした。（がっかりしました。これもトホホでした。）
「シェル」というのは，ケースなのでしょうかね。
◯zonは不親切です。
＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
猛牛ロックさんのやられているプログラム，
なんとなく理解できるのですが，細かいところは，
私の能力超えてるかななんて思います。
処理速度等のことも考えなきゃいけないようなので，
その辺，難しいんでしょうね。
遙か昔ですが，短時間で処理したいもの（ソート処理）がプログラムのなかにあったので，
その部分だけ，市販のアセンブラーのプログラム買って，
Cとリンクさせたことあります。
フロートの処理だと，やはり時間かかるんでしょうね。
＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
開発するには，遙かにarduino系（細かい分類わかりません）が便利なような気がします。
デバッカー等使わなくても，PCのモニターに書き込めるので。
PICだと，LCD使って表示するのに不具合がどこにあると，確かめるだけでも，あれこれ考えないいけないので，
無駄に時間かかると思います。
＝＝＝＝＝＝＝＝
私には，
＞なので、こちらで行こうと考えています。でも、3.3Vなので、1602キーパッドも使えません。
この，3.3Vが，ちょっとやっかいでした。PICに3.3VのLCDそのままつないで，破損させました。（汗）
これは，私のおっちょこちょい？のなせる技ですけど。（笑）
ということで，５V電源の
https://www.amazon.co.jp/gp/product/B07C2TCWFD/ref=ppx_yo_dt_b_asin_image_o00_s00?ie=UTF8&psc=1
購入しました。
購入の予定なかったのですが，
https://www.amazon.co.jp/gp/product/B079Q6X5Q6/ref=ppx_yo_dt_b_asin_title_o06_s00?ie=UTF8&psc=1
を購入して届いたのですが，なんと，LCDは別売だったのでした。（がっかりしました。これもトホホでした。）
「シェル」というのは，ケースなのでしょうかね。
◯zonは不親切です。
mabo 2019/07/24(Wed) 23:12 No.1753
Re: ステッピングモータドライバ
PCF8574を使ったI2C-1602ですけど、あまり好きじゃないです。表示にえらい時間を喰います。
100kHzしか出せないのに、1ピン上げるのにも8ビット送信しなければならないし、通信のプロトコル？が4ビットモードなので、
無駄が多すぎます。
多分、秋月の本来のI2C-1602と比べると3倍位は送信回数が必要なのではないでしょうか。更に速度が1/4なので、（秋月のは400ｋHz）
10倍以上、作業時間がかかります。
私もそのモジュールは所有していますけど、使う気にはならないですね。74HC595の方が、よりシンプルで速いと思います。まぁ1ピン増えてしまいますけど。
1602（通常サイズ）は、ほぼそのまま使っています。
LCDはケースに固定して、そのピンヘッダにマイコン基板を差し込む形で固定して…、というのがケーブルを使わずに済むので楽です。
そうそう、X9Cですけど、よく検討してみたら、BLUE PILL（STM32F1ボード）に載ってる3.3Vの電圧レギュレータって、入力は5.5V以下なんですよね。
元々UNOに9Vを入れる予定でいたのですけど、BLUE PILLは、外からは5.0Vを入れて3.3Vを出力するように設計されています。
なので、その点も方針変更で、ACアダプタ？から5Vを基板に入れて、それを利用することにしました。
かえって、カレントダウン的には良くなったかもしれません。
※私もこの間、方針が決まらないばかりに、無駄な買い物をしてしましました。
1602キーパッド 2個
9VのACアダプタ 4個
arduino uno互換品 4個
LGT8F328Pボード 数個
などです。
LGT8F328PボードはニセATMEGA328Pなのですけど、倍の32MHzまで出て、チョコチョコ高性能になっています。これにしようかとも思ったのですけど、データシートが中国語のみのようなので、今回は見送りました。
猛牛ロック 2019/07/30(Tue) 23:47 No.1754
Re: ステッピングモータドライバ
取り敢えず、基板切削→取り付けまでしました。まだ電気は流していません。
X9Cが見えなかったので、右下画像も入れました。BLUE PILLの下に隠れる形です。
幾つかの小さな失敗がありましたけど、今の所、おおむね順調です。
(とはいえ、電気を流したわけでは無いので、基板パターンが正しいかも未確認ですけど)
でも、問題はこれからです。
LCDのメニューを作るのが一番面倒なんですよね。
今回は初のARMマイコンなので、その点もデータシートとにらめっこです。
（日本語マニュアルはあるのですけど、実際にArduino IDEでどのように記述すればいいのか？
マイコン＆レジスタの理解と、コンパイラの問題と2段階あるので大変です。）
猛牛ロック 2019/08/02(Fri) 13:47 No.1755
Re: ステッピングモータドライバ
猛牛ロックさん，こんばんは。亀レスになって，すみません。このところ，実家の草刈りやらなんやらで，ばてぎみで，
工作？していませんでした。
猛牛ロックさんのドライバー基盤，いいですね。
CNCで削れれば余分な配線しなくてもいいかなと思いますが，
なかなか，実行できないでいます。
私の方もやっと部材がそろってきたので，暇見てあれこれやろうかな，と思います。
キーボードですが，ダイオードとバッファプログラム等のついているしなぷすさんのと，
単なるマトリックスの中華製のものと二つ買ってしまいました。
中華製のものは，キーセンスのプログラムくまないとなので，
ちょっと面倒かなと思います。
＝＝＝＝＝＝＝
74HC595の情報もありがとうございます。
この辺，私は，無知で，表示スピードのことは，
考えずに選んでしまいました。
私の場合は，実用面もさることながら，とりあえず，試せれば満足な気持ちなれるかなと思います。
mabo 2019/08/07(Wed) 22:31 No.1756