Nel caso del motore DC non ci sono fasi da alimentare in sequenza.
Basta applicare una tensione ai morsetti ed il motore gira. Se si inverte la tensione il motore gira in senso contrario.
Questa minor complessita' nel far ruotare il motore rispetto ad un passo-passo ha pero' lo svantaggio che con un motore DC non si ottiene una rotazione precisa e controllata come con il passo-passo.
Mentre nel motore passo-passo si puo' far ruotare il motore di un numero di step o gradi ben determinato con un motore DC si possono solo specificare la tensione da applicare e la durata dell'impulso di alimentazione.
Quindi normalmente i motori DC e passo-passo vengono utilizzati in applicazioni diverse.
Come nel caso del motore passo-passo, Arduino non puo' alimentare il motore direttamente. Si rischia seriamente di bruciare la scheda Arduino.
Anche in questo caso ci vuole un driver per il motore.
Normalmente si usa un transistor di potenza in configurazione Darlington, per esempio TIP 120.
Siccome io non ho un TIP 120 o simile o pensato di utilizzare il ULN2003 che e' un chip che racchiude 7 transistor Darlington.
Quindi funzionalmente il ULN2003 equivale a 7 TIP 120, percio' perfetto per qusto uso
Il ULN2003 l'ho riciclato dalla scheda di controllo per motore passo-passo che ho usato in un mio precedente post
In aggiunta al ULN2003 ho anche usato un piccolo condensatore applicato ai poli del motore a spazzole in corrente continua.
Anche in questo caso ho utilizzato un semplice 7805 per ricavare i 5V necessari a questo circuito partendo da una batteria a 9V. (Nel post relativo ai motori passo-passo spiego meglio come realizzarlo).
A questo punto ho tutti gli elementi necessari a realizzare il semplice circuito.
Ecco come ho cablato il tutto su una breadboard.
Adesso che il circuito e' pronto vediamo il software.
In questo modo e' facilissimo pilotare il motore passo-passo.
Come si vede la scheda di controllo richiede:
+5V
GND
4 GPIO di Arduino (per controllare i 4 avvoglimenti del motore in questione)
E' imporante notare che l'alimentazione della scheda e quindi del motore non deve essere prelevata da Arduino, altrimenti quasi certamente lo friggiamo.
L'alimentazione deve essere esterna ad Arduino
Nel mio caso siccome ho una batteria a 9V ho creato un semplice regolatore DC-DC di tensione in modo da ottenere i 5V richiesti per l'alimentazione del motore.
Regolatore DC-DC
Lo schema del circuito di un semplice regolatore DC-DC e' semplicissimo
Come si vede dalla figura ho usato un 7805 e due condensatori. Nel mio caso il condensatore Ci all'ingresso ha una capacita' di 100 uF e Co all'uscita una capacita' di 10 uF.
Qui sotto un semplice schema di come ho montato il regolatore su una breadboard:
Ecco come ho realizzato velocemente il regolatore sulla basetta:
Ok a questo punto sulle due piste in basso (filo giallo e bianco) ho i +5V e GND con cui alimentero' il motore passo passo e la scheda di controllo.
Collegamento motore ad Arduino
Adesso ho collegato il motore alla scheda di controllo e questa ad Arduino come spiegato qui sotto.
Il motore ha un connettore con 5 fili. Lo collego alla scheda (entra in una sola direzione).
Dopo di cio' ho inserito i fili dell'alimentazione in questo modo:
filo rosso -> GND
filo marrone -> +5V
Adesso collego questi due fili alla breadboard all'uscita del regolatore DC-DC
Il filo rosso in corrispondenza del filo giallo sulla breadboard (GND)
Il filo marrone in corrispondenza del filo bianco sulla breadboard (+5V)
A questo punto ho collegato la scheda di controllo del motore ad Arduino come spiegato qui sotto.
filo nero --> pin IN1 della scheda motore
filo marrone --> pin IN2 della scheda motore
filo rosso --> pin IN3 della scheda motore
filo arancione --> pin IN4 della scheda motore
Dal lato Arduino:
filo nero --> pin 8
filo rosso --> pin 9
filo marrone --> pin 10
filo arancione --> pin 11
Nota
Come notate i pin 9 e 10 sono invertiti per far si che il motore possa giare in senso orario e antiorario.
Immagino che queso sia un problema della schedina da 2$.
Quindi tutto sommato solo invertendo i fili abbiamo risolto il problema.
A questo punto ho collegato la batteria alla breadboard rispettando la polarita'.
Arduino Sketch
Ho creato questo semplice sketch (basato su stepper_oneRevolution) che rimane in attesa di input dal monitor seriale di arduino
#include <Stepper.h>
const int stepsPerRevolution = 4;
int readByte = 0;
char buff[255]; //contiene i dati ricevuti
int steps = 0;
// initialize the stepper library on pins 8 through 11:
Stepper myStepper(stepsPerRevolution, 8,9,10,11);
void setup() {
// set the speed
myStepper.setSpeed(4096);
// initialize the serial port:
Serial.begin(9600);
}
void clear_buff()
{
int i = 0;
for (i=0; i < 255; i++)
buff[i] = 0;
}
void loop() {
clear_buff();
delay(100);
if ((readByte = Serial.available()) > 0) {
// insert the number of step (+ or -) manually trhough serial monitor
Serial.readBytes(buff, readByte);
steps = atoi(buff);
Serial.println(steps);
myStepper.step(steps);
}
}
Inserisci il numero di step e il verso in cui si vuole che il motore giri:
2048 : il motore compie un giro completo in senso orario
-2048: il motore compie un giro completo in senso antiorario
1024: il motore compie mezzo giro in senso orario
Dopo varie prove ho verificato che i valori 4 per stepsPerRevolution e 4096 per la velocita' di rotazione sono i migliori. In questo modo il motore compie un giro completo in circa 6 secondi.
Potete variare questi due valori ma fate in modo che il prodotto dei due valori sia sempre 16384.
Verifica Funzionamento
Come sempre verifichiamo che il tutto funzione come previsto!!!
Come sempre chiunque abbia idee e migliorie e' il benvenuto.
In questo post descrivo come ho collegato Arduino Uno (per altri tipi di Arduino i collegamenti sono simili) con un modulo JY-MCU Bluetooth che avevo comprato qualche tempo fa.
Questo modulo mi permette di collegarmi in Bluetooth attraverso il mio telefono o tablet o PC.
Il modulo viene visto da Arduino come una comunicazione seriale e quindi e' di facilissima gestione.
Ho gia' im mente un piccolo progettino per la mia casa con questo modulo, ma per il momento concentriamoci su come utilizzare il modulo.
Per utilizzare il modulo con Arduino ci sono sue passaggi da eseguire:
Effettuate i collegamenti del modulo bluettoth come in figura
Nel mio caso ho usato 4 fili di colo Nero, Marrone, Rosso ed Arancione.
I fili sono collegati in questo modo al modulo bluettoth:
nero -> VCC
marrone -> GND
rosso -> TX
arancio -> RX
Adesso ho collegato l'altra estremita' dei fili a Arduino in questo modo
nero -> pin +5V
marrone -> pin GND
rosso -> pin 10
arancio -> pin 11
E' importante collegare i fili in modo corretto siccome il software di configurazione del modulo assegna al pin 10 il ruolo RX e al pin 11 il ruolo di TX.
Quindi come si capisce dalle conenssione il collegamento e' ovviamente incrociato in modo che:
modulo TX --> Arduino RX (pin 10)
modulo RX -> Arduino TX (pin 11)
Una volta che il modulo bluetooth e' stato collegato ad Arduino come descritto sopra caricare il seguente sctach su Arduino:
#define ROBOT_NAME "YOUR ARDUINO NAME"
// If you haven't configured your device before use this
#define BLUETOOTH_SPEED 9600
// If you are modifying your existing configuration, use this:
// #define BLUETOOTH_SPEED 57600
#include
// Swap RX/TX connections on bluetooth chip
// Pin 10 --> Bluetooth TX
// Pin 11 --> Bluetooth RX
SoftwareSerial mySerial(10, 11); // RX, TX
/*
The posible baudrates are:
AT+BAUD1-------1200
AT+BAUD2-------2400
AT+BAUD3-------4800
AT+BAUD4-------9600 - Default for hc-06
AT+BAUD5------19200
AT+BAUD6------38400
AT+BAUD7------57600 - Johnny-five speed
AT+BAUD8-----115200
AT+BAUD9-----230400
AT+BAUDA-----460800
AT+BAUDB-----921600
AT+BAUDC----1382400
*/
void setup()
{
Serial.begin(9600);
while (!Serial) {
; // wait for serial port to connect. Needed for Leonardo only
}
Serial.println("Starting config");
mySerial.begin(BLUETOOTH_SPEED);
delay(1000);
// Should respond with OK
mySerial.print("AT");
waitForResponse();
// Should respond with its version
mySerial.print("AT+VERSION");
waitForResponse();
// Set pin to 0000
mySerial.print("AT+PIN0000");
waitForResponse();
// Set the name to ROBOT_NAME
mySerial.print("AT+NAME");
mySerial.print(ROBOT_NAME);
waitForResponse();
// Set baudrate to 57600
mySerial.print("AT+BAUD7");
waitForResponse();
Serial.println("Done!");
}
void waitForResponse() {
delay(1000);
while (mySerial.available()) {
Serial.write(mySerial.read());
}
Serial.write("\n");
}
void loop() {}
Se tutto ha funzionato correttamente dovreste vedere un output come questo:
A questo punto il modulo bluetooth e' correttamente configurato e pronto per essere utilizzato.
Il modulo bluetooth adersso puo' essere scollegato da Arduino in quanto per il suo utilizzo dobbiamo collegarlo in modo leggermente diverso.
Utilizzo del modulo JY-MCU
Per verificare il funzionamento del modulo ho creato un simplicissimo esempio.
Voglio poter accendere o spegnere due led dal mio cellulare inviando dei semplici comando a Arduino.
I comandi hanno il seguente formato
# PIN--COMANDO
dove
PIN: numero di pin su arduino
COMANDO: ON o OFF
Quindi per esemprio il comando: 10-ON imposta il pin 10 di Arduino a HIGH
Mentre 10-OFF impostal il pin 10 di Arduino a LOW
Circuito di prova
Ho create il semplicissimo circuito rappresentato qui sotto su una breadboard.
Ho collegato il pin 8 e 10 rispettivamente a due led inserendo una resistena per limitare la corrente. Questo e' importantissimo altrimenti quasi certamente si brucia il pin di Arduino o si puo' addirittura danneggiare tutta la scheda Arduino (io ho usato resistenze da 220 Ohm in quanto ho solo queste)
Come si vede il modulo JY-MCU bluetooth e' collegato ad Arduino in modo diverso da prima. Piu' precisamente:
nero -> pin +5V
marrone -> pin GND
rosso -> pin 0 (RX)
arancio -> pin 1 (TX)
In questo modo il modulo bluetooth viene visto da Arduino come una comunicazione seriale.
Sketch di esempio
Ho creato un semplicissimo sketch che rimane in attesa ed esegue un comando ricevuto tramite bluetoot
Ovviamente lo sketch e' solo per verificare il funzionamento e' non e' solido abbastanza per un utilizzo piu' serio, ma dovrebbe essere d'aiuto a capire meglio come usare il modulo stesso.
#include
//struttura del comando
struct CMD {
int pin; //pin da controllare
char *cmd; //comando da applicare al pin (ON|OFF)
};
int i = 0;
int readByte = 0;
char buff[255]; //contiene i dati ricevuti
struct CMD parsed_cmd; //comando ricevuto
void setup()
{
Serial.begin(57600);
bt_println("Init!!!!");
}
//pulisce il buffer dopo che e' stato utilizzato
void clear_buff()
{
for (i=0; i < 255; i++)
buff[i] = 0;
}
//println verso bluetooth
void bt_println(String str)
{
Serial.println(str);
delay(10);
}
//print verso bluetooth
void bt_print(String str)
{
Serial.print(str);
delay(10);
}
//parsing della stringa ricevuta in un comando da eseguire
//comando ha il seguente formato: PIN--COMANDO. esempio: 13--OFF; 13--ON
struct CMD read_command(char *command)
{
struct CMD cmd;
const char s[3] = "--";
char *token;
token = strtok(command, s);
cmd.pin = atoi(token);
token = strtok(NULL, s);
cmd.cmd = token;
return cmd;
}
int validate_cmd(struct CMD cmd)
{
return ((cmd.pin > 0) && ((String(cmd.cmd) == "ON") || (String(cmd.cmd) == "OFF")));
}
void execute_cmd(struct CMD cmd)
{
int pin = cmd.pin;
int status = (String(cmd.cmd) == "ON")?HIGH:LOW;
bt_println(String("Settin PIN: ") + String(pin) + String(" to ") + String(status));
pinMode(pin, OUTPUT);
digitalWrite(pin, status);
}
void loop()
{
clear_buff();
delay(1000);
if ((readByte = Serial.available()) > 0) {
bt_println("-------------------------");
Serial.readBytes(buff, readByte);
bt_println(String("Parsing commnand: ") + buff);
parsed_cmd = read_command(buff);
if (validate_cmd(parsed_cmd)) {
bt_println(String("Serial PIN = ") + String(parsed_cmd.pin));
bt_println(String("Serial STATUS = ") + parsed_cmd.cmd);
execute_cmd(parsed_cmd);
}
else
bt_println("ERROR: COMMAND NOT VALID!");
}
}
Verifica del funzionamento
Adesso che abbiamo completato la configurazione del modulo bluetooth, il cablaggio del semplice circuito di prova non ci resta che caricare lo sketch su Arduino.
Per verificare che il tutto funzioni in modo corretto ho installato una semplice app sul mio cellulare Android (per iOS esistono app simili).
L'app che ho installato si chiama BluetoothTerminal.
Questa app mi permette di digitare dei caratteri (comandi) e di inviarli tramite bluetooth al mio Arduino
Nel video si vede che i led si accendono e si spengono quando invio il comando corretto ad Arduino.
Il modulo che ho usato io ha un pin uguale a 0000 per l'accoppiamento del bluetooth con il cellulare.
Come sempre se avete idee per migliorare questo progetto saro' lieto di leggere i vostri commenti e di aggiornare il post.
1x piccola lastra di plexiglass da usare come sepratore
Step 1: Prepating the Junction Box
I have positioned the rapsberry in a corner of the junction box. Raspberry will be fixed in that position through a screw
As my junction box is not large enough to fully host the raspberry, I have signed with a pencil the place on the junction box in which to create a slot to allow the insertion of the power cable and the SD card.
As you can see the slots have been created with an electrical drill. I am not very proud of this part of the project :) . If you have better idea and better tools to create the slots let me know.
Step 2: Fixing the junction box to the wall
I have drilled a hole in the junction box so later I can apply a nut and bolt screw in order to fix and hold the raspberry pi.
Later I have applied some glue to the junction box and to the wall. This is how the junction box is hold on the wall. I have used glue to avoid drilling the wall.
Obviously this is my preference and you can select a different way to hold the box on the wall.
Step 3: Raspberry Wiring
The wiring is pretty straightforward. It is only needed:
VCC +5V
GND
1x GPIO (#15) but you can use any other available GPIO on your board. I have used 15 just for wiring issues.
More in detail I have wired the raspberry in this way:
green wire -> +5V = Pin 2
white wire -> GND = Pin 6
yellow wire -> GPIO 15 = Pin 10
Those Pin numbers are valid for Raspberry model B revision 2. If you are using a different Raspberry model or revision make sure to select the correct GPIO layout in order to avoid issues.
Step 4: Wiring Relay module
As shown in the final circuit diagram above, I need to add a new relay which is controlled by a GPIO (#15) of the raspberry pi.
As I had this module in my workbench I have decided to use it for this project. Obviously you can use any other module or relay you want. In any case I really suggest to be sure to add the protection diode in order to avoid "surprises" with your raspberry. With no protection diode you can burn the GPIO line of your raspberry.
I have made the wiring as follow:
white wire -> pin - of the module
green wire -> pin + of the module
yellow wire -> pin S of the module
Merely for assembly issues into the junction box I have used 3 pairs of wires. This way I have a longer wiring and an easier routing inside the box.
This is essentially needed as with short wires the connection to GPIO of raspberry is quite unstable. On the contrary with longer cables the connection to GPIO pins is more solid and stable.
I have then wired the wires from raspberry with the wires from relay module using a small "mammut" as shown in the picture below
This is obviously optional. Everyone can decide whether do it or not in this way.
Step 5: Fitting everything in the box
At this stage the wiring process is over. The relay module is properly connected to the raspberry. Now we only need to assemble and fit all the component inside the junction box.
I have fixed the raspberry to the screw previously added to the box. Make sure the glue is solid (I have applied it twice :) )
Now I have connected the Netgear WNCE2001 to an available USB port to get power and to the ethernet port of the raspberry.
This way I have a stable and fast connectivity to my wifi network.
The wifi dingle I had was not reliable enough for a stable wifi connection.
As always the reader is free to select a different mechanism to gain network connectivity (wifi, wires, ...). Important is to get access to the Internet.
Now is the time to set in place the relay module.
In order to continue I had used a small trick to gain additional space in my junction box.
I have added a thin plexiglass layer on top of the raspberry and I have fix it to the only available screw in this project.
This way I have created a new empty layer on which I can position the relay module which it is also fixed to the same screw as before.
Step 6: Wiring to the heater and box closing
We have now reached the final stage.
Insert the SD card with Raspbian OS and custom control software
Plug of power cable
Wiring to the existing heating system circuit according to final circuit diagram
Now I have applied the cover of the junction box and fixed the screws.
If needed or preferred you can apply some sealant material to the slots. I have not done this as I am lazy :) and especially as my heater room is completely dry.
Obviously in the future (never :) ) I will apply some insulating tape to the blue and brown wire. In the end I am not very interested in the electrical part of this portion. The fun is with the control software....
Improvements
Possible improvements that I have in mind for the future:
replacing the Netgear wifi module with a smaller USB wifi dongle which is properly working
replacing raspberry with model A+. smaller sizes and lower power consumption
replacing the junction box with a smaller one
replacing raspberry with arduino and RF receiver. This will reduce the cost of this project
I have had a lot of fun with this small home project. With just few Euro I now have a system which allows me to remotely control my home heating system in a way which is much more flexible than the legacy on the wall thermostat.
Obviously I could have found existing solution on the market and paid an higher price for it. However I would have missed the fun and the learning experience
Anyone which has improvements or new ideas for this project is welcome to share them. I will be more than happy to add it to my project.
