Obiettivo: Pilotare un motore passo-passo tramite Arduino

Componenti elettronici:

• Arduino UNO
• Breadboard
• 1 Motore Stepper (e.g. Nema17 1.7A 1.8° 42MM Stepper Motor – 42shdc3025-24b)
• 1 Driver A4988
• 1 Alimentatore a 12 V e 2 A a corrente continua

Teoria: Il motore passo-passo, detto anche stepper, è un motore elettrico sincrono in corrente continua, senza spazzole, che permette la suddivisione della rotazione in piccoli angoli detti step. E’ un motore molto preciso e veloce e facilmente controllabile tramite una scheda elettronica, denominata “driver”. Esso viene collegato ad Arduino, e rende il controllo del motore molto facile, permettendo, con soli due uscite digitali, di controllare la velocità, la direzione e l’angolo di rotazione.

Il driver è il vero protagonista del controllo del motore passo-passo. Si pone tra Arduino e il motore e viene collegato come dal seguente schema:

I pin STEP e DIR servono per controllare la rotazione (e la velocità) e la direzione e vanno collegati a due uscite digitali di Arduino. Sulla destra invece l’A4988 presenta i pin per il collegamento al motore. GND (in basso) e VDD servono per alimentare la scheda tramite Arduino. Fondamentali sono i pin 1A, 1B, 2A e 2B che vanno collegati alle fasi del motore, come descritto più avanti. Infine, i pin GND e VMOT riguardano l’alimentazione del motore e vanno collegati all’alimentatore a 12 V.

Il motore necessita di 200 impulsi per completare un giro. Il programma si basa su cicli che gestiscono la rotazione. La velocità di rotazione dipende dal tempo di attesa tra un impulso e un altro all’interno dei singoli cicli di rotazione.

La pausa tra un impulso e un altro (e quindi la gestione della velocità di rotazione) dipende dalla funzione delayMicroseconds presente all’interno del ciclo di rotazione.

Collegamento Circuitale:

Codice:

Personalizzazioni: E’ possibile collegare un potenziometro e un pulsante per gestire la direzione e la velocità di rotazione.

Obiettivo: Come controllare due servomotori utilizzando un Joystick per Arduino.

Pre-requisiti

Il Servomotore

Componenti elettronici:

• Arduino UNO
• Breadboard
• 2 Servomotori
• 1 Joystick KY-023K

Teoria: Il Joystick è una dispositivo elettronico che trasforma i movimenti di una leva manovrata dall’utente in una serie di segnali elettrici, questi segnali possono essere in seguito utilizzati per controllare un software (e.g., videogame), un’apparecchiatura o un attuatore meccanico. Possono esistere due differenti tipologie di Joystick:

• Joystick Digitale: Rileva solamente la direzione dell’inclinazione della leva.
• Joystick Analogico: Rileva anche l’ampiezza dell’inclinazione.

Nello specifico in questo articolo viene illustrato il funzionamento di uno dei controller più tipicamente utilizzati e presenti nei vari kit Arduino: il “Dual Axis Joystick Module KY-023“, Questo dispositivo, basato sul controller della PlayStation2, utilizza due potenziometri bi-assiali per controllare l’asse X e l’asse Y. Inoltre è possibile premere il controller per attivare uno switch. Nello specifico, la tensione di funzionamento del dispositivo è compresa nel range 3.3 – 5 V. Mentre le dimensioni sono pari a 2.6 x 3.4 cm.

Nella tabella a seguire è riportata la piedinatura utile per collegare in modo corretto il Joystick KY-023.

In questo articolo il Joystick viene utilizzato per comandare due differenti servomotori. Un servo è associato all’asse X ed un altro è invece associato all’asse Y. La posizione di riposo dei due servomotori è per entrambi 90 gradi. Spostando il Joystick lungo l’asse X si può modificare la posizione del servo associato all’asse X di un angolo variabile da 0 a 180 gradi. Lo stesso accade modificando la posizione del joystick lungo l’asse y.

Collegamento Circuitale:

Codice:

Obiettivo: Ruotare un Servo Motore tramite un potenziometro

Pre-requisiti

Il Servomotore

Componenti elettronici:

• Arduino UNO
• Breadboard
• 1 Servomotore
• 1 Potenziometro

Teoria: Il Servomotore è uno particolare tipo motore ampiamente utilizzato sia in contesti industriali sia nell’ambito del modellismo. Nel dettaglio, il servomotore è impiegato in tutte le applicazioni che prevedono il controllo della posizione di in motore in corrente continua ed il raggiungimento di un determinato angolo in modo preciso indipendentemente dalla posizione iniziale. Le caratteristiche principali del servomotore sono:

Come già accennato, i servo
motori sono dispositivi molto utilizzati in svariati ambiti perché permettono
la rotazione del proprio albero in base ad un angolo prestabilito.

I servomotori sono stati utilizzati per la prima volta nel mondo del modellismo RC, generalmente per controllare lo sterzo delle auto RC o i flap su un aereo RC o per aprire botole su un drone. Con il tempo, hanno trovato il loro uso anche nella robotica, nell’automazione e in svariati progetti Arduino.

Solitamente l’albero può ruotare da 0 a 180 gradi e usando Arduino, possiamo dire a un servo di andare in una posizione specificata

In questo tutorial vedremo come interconnettere il servo motore ad Arduino e come farlo ruotare tramite un potenziometro con pochissime istruzioni.

Collegamento Circuitale:

Risultato:

Codice:

Obiettivo: Semplice comando di un servomotore

Componenti elettronici:

• Arduino UNO
• Breadboard
• 1 Servomotore

Teoria: Il Servomotore è uno particolare tipo motore ampiamente utilizzato sia in contesti industriali sia nell’ambito del modellismo. Nel dettaglio, il servomotore è impiegato in tutte le applicazioni che prevedono il controllo della posizione di in motore in corrente continua ed il raggiungimento di un determinato angolo in modo preciso indipendentemente dalla posizione iniziale. Le caratteristiche principali del servomotore sono:

• Tensione di alimentazione
• Coppia Massima (espressa in Kg)
• Angolo di rotazione

I servomotori sono caratterizzati da tre cavi che devono essere opportunamente collegati ad Arduino:

• Il cavo di alimentazione positiva (+)
• Il ground (-)
• Il controllo

Collegamento Circuitale:

Codice:

Personalizzazioni: E’ possibile modificare la velocità e l’angolo di rotazione del servomotore intervenendo direttamente sulle variabili in gioco.

Obiettivo: Azionare un motore a corrente continua tramite transistor

Componenti elettronici:

• Arduino UNO
• Breadboard
• 1 Transistor p2n2222a
• 1 Motore a DC 3V – 6V 17000 RPM
• 1 Resistenza da 1KOhm

Teoria: Il Transistor è un elemento elettronico utilizzato come amplificatore di corrente o interruttore. E’ costruito da tre strati di materiale semiconduttori uniti con una doppia giunzione p-n, tipica dei diodi. Ad ogni strato è collegato un terminale: quello centrale si chiama Base, e quelli esterni Emettitore e Collettore. Il principio di funzionamento è basato sulla possibilità di controllare il passaggio di corrente tra collettore ed emettitore, tramite un impulso elettrico fornito alla base.

Esistono due tipologie di transistor, a seconda di come sono costruiti: Transistor PNP e NPN; l’unica differenza funzionale tra un transistor PNP e un transistor NPN è la polarità delle giunzioni durante il funzionamento

Tramite i transistor è possibile controllare attuatori che necessitano di grandi correnti, utilizzando una piccola tensione sulla base. In pratica basta collegare un ramo della corrente (ad esempio la terra) sul collettore e sull’emettitore del transistor e gestire il collegamento tramite la base.

Motori a Corrente Continua (DC): sono costituiti, al loro interno, da un magnete permanente e da un’elettrocalamita che viene alimentata da dei contatti striscianti, che, per come sono montanti, invertono la tonalità dell’elettrocalamita ad ogni mezzo giro, mantenendo in rotazione l’asse.

Collegamento Circuitale:

Codice:

Personalizzazioni: E’ possibile collegare un sensore di temperatura per far attivare il motore quando l’ambiente si surriscalda.