Stepping Motor Control with Raspberry, Arduino on th Web

라즈베리파이와 아두이노를 이용하여 웹에서 스테핑모터 제어하기

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사용된 스테핑 모터와 제어용 보드에 대한 상세한 설명도 앞페이지에서 확인해 주세요

앞 페이지 참조

테스트 환경

라즈베리파이 B+, Node.js, 라즈베리파이에 아두이노 개발환경(Arduino IDE)을 설치함

아두이노 UNO

스테핑모터(), 스테핑모터 제어보드

아두이노의 USB 케이블을 라즈베리파이의 USB 포트에 연결하고 node-serialport 라이브러리를 이용하여 시리얼 통신

라즈베리파이에서 실행되는 웹서버 프로그램 및 html 파일

/home/pi/www/web_node_serial.js

var http = require('http');
var fs = require('fs');
var formidable = require('formidable');
var util = require('util');

var server = http.createServer(

	function(req, res) {
		if(req.method.toLowerCase()=='get') {
			displayForm(res);
		}else if(req.method.toLowerCase()=='post'){
			processAllFieldsOfTheForm(req, res);
		}
	}
);

function displayForm(res) 
{
	console.log('GET');
	fs.readFile('step_motor_control.html', function(err, data){
		res.writeHead(200, {
			'Content-Type':'text/html',
			'Content-Length':data.length
		});
		res.write(data);
	});
}


function processAllFieldsOfTheForm(req, res) 
{
	console.log('POST');
	var form = new formidable.IncomingForm();
	form.parse(req, function(err, fields, files) {
		res.writeHead(200, {
			'Content-Type':'text/plain'
		});
		var msg = fields.speed+" "+fields.revolution;
		serialSend(msg, res);
		console.log("Form Received:"+msg);

		res.write('Received from Webbrowser:'+msg+'\n\n');
	});
}

server.listen(8088);
console.log('Server running at port 8088');

function serialSend(web_data, res) {

	var SerialPort = require("serialport").SerialPort;
	serialPort = new SerialPort("/dev/ttyUSB0",
	{ 	baudrate: 9600,
		dataBits:8,
		parity:'none',
		stopBits: 1,
		flowControl: false
	});

	serialPort.on("open", function() {
	
		console.log("open");
	
		serialPort.on("data", function(data) {
			res.write('Received from Arduino:'+data+'\n\n');
			res.end();
			console.log('Received from Arduino:' + data+'\n');
		});
	
		serialPort.write(web_data, function(err, results){
			console.log('err: ' + err);
			console.log('results : '+ results);
		});
		/*
		serialPort.close(function(err){
			console.log('port closed', err);
		});
		*/
		serialPort.on("error", function(err) {
			console.log('error : '+ err);
		});
	
		serialPort.on("close", function(){
			console.log("closed");
		});
	});
}

/home/pi/www/step_motor_control.html

<!doctype html>
<html>
<head>
<meta charset='utf-8'>
<title> Stepping Motor Control </title>
<style type="text/css">
	#svrMsg { border:1px solid gray;}
	input[type=range] { width:400px; }
</style>
<script src="https://code.jquery.com/jquery-2.2.4.min.js"
	integrity="sha256-BbhdlvQf/xTY9gja0Dq3HiwQF8LaCRTXxZKRutelT44="
	crossorigin="anonymous"></script>
<script>
$(function(){
	//alert('jquery ready!');
});

function ajaxRequest() {
	var param = {};
	param.speed = $('input[name=speed]').val();
	param.revolution = $('input[name=revolution]').val();
	$.ajax(
	{	url:'web_node_serial.js',
	 	type:'post',
		data:param,
		dataType:'text',
		success:function(res) {
			$('div#svrMsg').text(res);
		},
		error:function(xhr, status, err){
			$('div#svrMsg').text(err);
		}
	});
}
</script>
</head>

<body>
<p>
 Stepping Motor Control
<p>
Speed (+0.04 ~ +0.15) : <input type="range" name="speed" min="0.04" max="0.15" step="0.01"
 value="0.04" oninput="$('#spdOut').val(this.value);">
<output id="spdOut"><p>

Revolutions & Direction (-5 ~ +5) : <input type="range" name="revolution" min="-5" max="5" step="0.01"
 value="0.01" oninput="$('#amtOut').val(this.value);">
<output id="amtOut"><p>

<label for="svrMsg">Server Msg</label>
<div id='svrMsg'></div>

<button type="button" onclick='ajaxRequest();'> Apply </button>
</body>
</html>

아두이노에서 실행될 스텝모터 제어용 코드

라즈베리파이에 설치된 Arduino IDE에서 작성하여 아두이노에 업로드함

스테핑 모터의 회전방향 제어 : myStepper.setStep( 스텝수 ) -> 스텝수가 양수이면 정회전, 음수이면 역회전함

스테핑 모터의 회전수(량)은 위의 스텝수의 크기에 따라 결정됨

스테핑 모터의 회전속도 제어 : myStepper.setSpeed( n * 64 ) -> n 값이 0.04~0.15이면 적절함

#include <StepperAK.h> //use modified stepper library with 1000/0100/0010/0001 magnet firing sequence. Put library in your library folder.

#define gearratio 64 //1:64 gear ratio
const int stepsPerRevolution = 2048;  //the Arduino Kit motor is geared down. By experiment I determined that 2048 steps turn the shaft one round.
                                     
// instantiate a 4-wire stepper on pins 8 through 11:
Stepper myStepper(stepsPerRevolution, 8,9,10,11);            

void setup() {
  Serial.begin(9600);
}

float speed = 0.0F;
int amount = 0;
int step = 0;

void loop() 
{
  if(Serial.available()) 
  {
    String msg = Serial.readString();
    int idx = msg.indexOf(" ");
    if(idx < 0) return;
    
    String spd = msg.substring(0, idx);
    if(spd=="" || spd==NULL) spd = "0.15";
    String amt = msg.substring(idx+1);
    if(amt=="" || amt==NULL) amt = "1.0";
    
    char spdbuf[32];
    spd.toCharArray(spdbuf, sizeof(spdbuf));
    speed = atof(spdbuf);

    char amtbuf[32];
    amt.toCharArray(amtbuf, sizeof(amtbuf));
    float _amount = atof(amtbuf);
    
    amount = _amount * 2048.0F;

    myStepper.setSpeed( speed * 64 );
    
    if( amount > 0) step = 1;
    else if( amount < 0 ) step = -1;
    else step = 0;
    
    char pChrBuffer[50];
    String res = "Speed:";
    res += dtostrf(speed, 5, 2, pChrBuffer );
    res += " Steps:";
    res += String(amount);
    
    Serial.println(res);
  }
  
  if(amount!=0) {
    if(amount>0) {
      if(--amount == 0) step = 0;
    }else if(amount<0){
      if(++amount ==0) step = 0;
    }
  }

  myStepper.step(step);
}

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