Stepper Motor Driver の問題解決

2～3年前秋月にコパルのSPG27-1101が安価で出ていたので、使い道も考えずに纏め買いして、ジャンクボックスの肥しになっていました。　で、バタフライバリコンでこれを使ってリモートで、と当然考え、これのドライバをESP8266とDRV8835で作ってみました。

SPG27のスペックシートを見ると12Vでの動作が出ていたので、つい「12Vで動かす必要がある」と思い込んでいましたが、DRV8835のVMmaxが12Vです。　気にしないで、12V加えていましたが、　突然動かなくなって、ESP8266もUSB入力を受け付けなくなってしまうものが幾つか出てきました（壊れている！）。

回路はいたって簡単で、外部からDC電源を供給して、内部で3.3VのVccをICに供給、モーターには外部からのDCを供給するようになっています。

壊れそうなところは無いので、最初原因が分からず色々考えていましたが、DRV8835のVM maxが一番怪しい！という事で、電圧を5V位まで落としてみましたが、StepperMotorはちゃんと動いてくれます（トルクが少し落ちているかもしれませんが）。　また、動かなくなることも今のところないようなので、結論として、12Vが拙かった！　　

ちょっとした勘違いで、可愛そうなESP8288とDRV8835を幾つかお見送りしてしまいました。Amen...

SPG27-1101は基本ステップ角度3°で、これに5:1のギアでMLAのバタフライバリコンを動かしています（0.6°/step)が、100pF程度のバタフライバリコンだと、まだ粗い感じがあります。　

マルチバンドのMLAの場合は、多分、固定コンデンサと小容量のバタフライバリコンの組み合わせ、等を考える必要があるのでしょうね。　この時、固定コンデンサの切り替えをリレーで行うとすると数十Aの高周波電流を許容するリレーをどうするか？が問題になりそう。

備忘録としてfritzingのBreadboardとPCBのコピー、それにsketchを添付しておきます。

 

 

 

 

 

 

 

 
 
 
 
 
 //  For use of DRV8835+SPG27-1101
//  Author  Ken Yamada, JA2IYJ
//  WeMos D1 mini 
//  Date:  2019 July 3rd. V0.5 Initial version.
//              July 11th V1.0 Zero_sensor added and bandled to the workable protype hardware.
//         2020 Nov. 11 v2.0  MAX_sensor added.  
//         2021 Apr. 23 Modified for Butterfly Capacitor ... No need of Max/Min Stopper.
//         2021 May. 19  EEPROM.write/read/commit added to set initial and current Position.
//         2021 Sept. 3  Changed Up/Dwn/Init pin to reflect PCB alignment.  Motor runs at 5V.
//                       Above 11V, DRV8835 might die and kills ESP8266 too.
//

#include <Stepper.h>
#include <EEPROM.h>
#include <ESP8266WiFi.h>

#define EEPROM_SIZE 2  // sizeof(int)=2 byte.
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define MOTOR_1 16 //15  DRV8825のピン配置に合わせて変更 5/22
#define MOTOR_2 14 //12 
#define MOTOR_3 12 //13 
#define MOTOR_4 13 //14 
// digital address それぞれをボタンにアサイン
#define UP_BUTTON 0 //　黄色
#define DOWN_BUTTON 4 //　白
#define INIT_BUTTON 2 // Position 0 setting (GPIO16 has a built-in pull-down resistor.)
#define STEPS_PER_REV 120  // SPG27-1101 specification
#define MAX_POS 155 // 90deg/3deg step, 5:1 gear = 30 x 5 + α

// stepPerRotate は素のモーターの一回転当たりのstep数の様です（ギアの事汎用では顧慮できないもんね）
//const int stepsPerRotate = 20;// SPG20-1332ス テップ数 = 480 ギア比1:24 hence 20
const int stepsPerRotate = 12;// SPG27-1101 ステップ数 = 120 ギア比1:5 hence 24 でも12でないと動かない！　何故？
int curPosition;
int initPosition;
boolean toggle1 = FALSE;
boolean toggle2 = FALSE;

Stepper myStepper(stepsPerRotate, MOTOR_1, MOTOR_2, MOTOR_3, MOTOR_4);

void setup(){
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("\n Setup ...");
  // WiFiを使用しないので、省電力化の為に下の3行
  WiFi.mode(WIFI_OFF);
  WiFi.forceSleepBegin();
  delay(1);
  
 //EPROM.begin(EEPROM_SIZE);
//initPosition = EEPROM.read(0);
//curPosition = initPosition;
  Serial.print("\n curPosition = ");
  Serial.println( curPosition );
  pinMode(UP_BUTTON, INPUT_PULLUP); // 手動制御用のUp/Down ボタン　High
  pinMode(DOWN_BUTTON, INPUT_PULLUP); // 手動制御用のUp/Down ボタン　High
  pinMode(INIT_BUTTON, INPUT_PULLUP);  // One time.
  myStepper.setSpeed(2000); // 2500位まではOKの様です。
  //myStepper.setSpeed(50); // make it slow

  Serial.println("\n  End of Setup ...");
}

void loop(){
  Serial.println(" Start Loop ---");
  //  初期設定の時に容量最大値の位置を0に設定する。
  #if 0
  if( digitalRead(INIT_BUTTON) == LOW) {
    EEPROM.begin(EEPROM_SIZE);
    EEPROM.write(0, 0);
    EEPROM.commit();
    Serial.println( " Wrote EEPROM -> 0 ");
    delay(500);
  }
  #endif
  // Up button
  if( digitalRead(UP_BUTTON) == LOW ){
    Serial.println("Up button 1");
//  while( digitalRead(UP_BUTTON) == LOW && toggle1 == TRUE && curPosition < MAX_POS){
    while( digitalRead(UP_BUTTON) == LOW ){
      myStepper.step(1);
      curPosition++;
      yield();    // Soft WDT reset　が出ない様にするため。
      delay(50);
    }
  }
  // Down button
  if ( digitalRead(DOWN_BUTTON) == LOW ){
    Serial.println("Down button 1");
//  while( digitalRead(DOWN_BUTTON) == LOW && toggle2 == TRUE && curPosition > 0 ){
    while( digitalRead(DOWN_BUTTON) == LOW ){
      myStepper.step(-1);
      curPosition--;
      yield();    // Soft WDT reset　が出ない様にするため。
      delay(50);
    }
  }

  stopMotor();
  #if 0
  if (curPosition != initPosition ){
     EEPROM.write(0, curPosition);
     EEPROM.commit();
     initPosition = curPosition;
     Serial.print( "Save curPosition = ");
     Serial.println( curPosition );
  }
  delay(10);
  #endif
  Serial.println("  End of Main loop ...");  
  delay(10);
}
void stopMotor() {
  digitalWrite(MOTOR_1, LOW);
  digitalWrite(MOTOR_2, LOW);
  digitalWrite(MOTOR_3, LOW);
  digitalWrite(MOTOR_4, LOW);
}  
#if 0
int moveAbsPos2(long pos){
  if (pos < maxPosition) {
    myStepper.step(currentPosition - pos);
    currentPosition = pos;
  } else {
    return -1;
  }
 
}
int incrementPosBy(long pos){
  if (currentPosition + pos < maxPosition) {
    myStepper.step(pos);
    currentPosition = currentPosition+pos;
  } else {
    return -1;
  }
}
int decrementPosby(long pos){
  if (currentPosition - pos > 0 ){
    myStepper.step(-pos);
    currentPosition = currentPosition - pos;
  } else {
    return -1;
  }
}
#endif