Python编程：控制步进电机+Raspberry Pi零+L293D IC

Question

（警告！我没有受过这方面的教育）

大家好。我在这里发帖是因为我有一个朋友在她的项目上迫切需要帮助。我熟悉脚本，但不太熟悉编程。我从事 IT 工作，所以我会尽力提供必要的信息。她正在尝试编写一个 Raspberry Pi 零来使用 Python 3 控制步进电机。就这么简单。

她遵循了这些教程。看起来她使用了#1 中的零件和接线以及#2 中的代码：

这里有有用的图片。这是她的实际设置： https://photos.app.goo.gl/WJbCo4UU3wAdo8913

有用的注释：她提到她没有在电源和 L293D 驱动器 IC 之间使用电阻器。

使用的部件：

-Raspberry Pi 零（推荐使用 Pi 2 或 3，但零与 2 和 3 的引出线相同。她只需要焊接自己的双头）

-12V 直流移动电源

-Nema 17 步进电机 (https://www.amazon.com/STEPPERONLINE-17HS13-0404S1-Stepper-Motor-Printer/dp/B00PNEQ9T4)

-L293D电机驱动IC(https://www.amazon.com/NDRTJM-SHOMPFL1045-L293D-Stepper-Driver/dp/B008XCGLNM)

-带跨接电缆的面包板（废话！）

她使用的代码如下。当她尝试运行时，电机只是振动。似乎在不断地进退两步。没有收到错误代码。她还尝试使用另一个消耗 2A 的 Nema 17 步进电机，但下降到消耗 .4A 的 Nema 17 并得到相同的结果。

import RPi.GPIO as GPIO
import time

#variables

delay = 0.05
steps = 500

GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setwarnings(False)

#Enable GPIO pins for ENA and ENB for stepper

enable_a = 18
enable_b = 22

#Enable pins for IN1-3 to control step sequence
 coil_A_1_pin = 17 #black
coil_A_2_pin = 4 #green
coil_B_1_pin = 24 #red
coil_B_2_pin = 23 #blue

#Set pin states

GPIO.setup(enable_a, GPIO.OUT)
GPIO.setup(enable_b, GPIO.OUT)
GPIO.setup(coil_A_1_pin, GPIO.OUT)
GPIO.setup(coil_A_2_pin, GPIO.OUT)
GPIO.setup(coil_B_1_pin, GPIO.OUT)
GPIO.setup(coil_B_2_pin, GPIO.OUT)

#set ENA and ENB to high to enable stepper

GPIO.output(enable_a, True)
GPIO.output(enable_b, True)

#function for step sequence

def setStep(w1, w2, w3, w4):
     GPIO.output(coil_A_1_pin, w1)
     GPIO.output(coil_A_2_pin, w2)
     GPIO.output(coil_B_1_pin, w3)   
     GPIO.output(coil_B_2_pin, w4) 

#loop through step sequence based on number of steps

for i in range(0, steps):
     setStep(1,1,0,0)
     time.sleep(delay)
     setStep(0,1,1,0)
     time.sleep(delay)
     setStep(0,0,1,1)
     time.sleep(delay)
     setStep(1,0,0,1)
     time.sleep(delay)

#reverse previous step sequence to reverse motor direction

for i in range(0, steps):
     setStep(1,0,0,1)
     time.sleep(delay)
     setStep(0,0,1,1)
     time.sleep(delay)
     setStep(0,1,1,0)
     time.sleep(delay)
     setStep(1,1,0,0)
     time.sleep(delay)

如果有任何遗漏或您需要更多信息，请告诉我，我会尽快回复！任何帮助是极大的赞赏！提前致谢！

Answer 1

看起来你已经完成了大部分...但是特定的序列没有进行步进步骤。使用 L293D，IO 引脚值基本上就是我们驱动线圈的值，我猜这里 coil_A 和 coil_B 是两个线圈，1 和 2 是它们的末端（两个线圈是典型的在双极步进电机中）。所以你申请的州是：

1100  == ==   No power
0110  << >>   both coils energised
0011  == ==   No power
1001  >> <<   both coils energised the opposite way

这并没有为电机提供方向引导，很可能只会导致振动。尝试一个完整的步进模式，一次翻转一个线圈的方向：

fullsteps = ((0,1,0,1), (0,1,1,0), (1,0,1,0), (1,0,0,1))

for i in range(0, steps):
    for pattern in fullsteps:
        setStep(*pattern)
        time.sleep(delay)

下一个可能尝试的变体是半步，我们让线圈分两步从一个方向过渡到另一个方向：

halfsteps = ((0,1,0,1), (0,1,0,0), (0,1,1,0), (0,0,1,0), 
             (1,0,1,0), (1,0,0,0), (1,0,0,1), (0,0,0,1))

乍一看，这实际上是您在第一个 link 中使用的模式（就在评论 "adjust if different" 的下方 - 只是颠倒过来，与此处的版本不同步两个半步） .

始终至少有一个线圈通电，以防止电机落入未知位置。

如果我们比较 http://www.nmbtc.com/step-motors/engineering/full-half-and-microstepping/ 中显示的表格，他们的表格使用顺序 A B ~A ~B，而您的代码使用 A ~A B ~B。所以另一种使代码工作的方法应该只是交换 B 和 ~A:

def setStep(w1, w3, w2, w4):
    GPIO.output(coil_A_1_pin, w1)
    GPIO.output(coil_A_2_pin, w2)
    GPIO.output(coil_B_1_pin, w3)   
    GPIO.output(coil_B_2_pin, w4)

Answer 2

下面显示了有效的代码。您可以使用 Raspberry Pi 零、2 或 3。使用的其他部件是 12V 直流电源、面包板、L293D 电机驱动器 IC 和 Nema 17 步进电机（0.4A 电流）。这一切都是使用 Python 完成的 3. 如果您需要图片或教程，请查看上面的链接。向 Yann 大声喊叫以提供修复！他是真正的 MVP。

import RPi.GPIO as GPIO
import time

#variables

delay = 0.005
steps = 500

GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setwarnings(False)

#Enable GPIO pins for ENA and ENB for stepper

enable_a = 18
enable_b = 22

#Enable pins for IN1-3 to control step sequence
 coil_A_1_pin = 17 #black
coil_A_2_pin = 4 #green
coil_B_1_pin = 24 #red
coil_B_2_pin = 23 #blue

#Set pin states

GPIO.setup(enable_a, GPIO.OUT)
GPIO.setup(enable_b, GPIO.OUT)
GPIO.setup(coil_A_1_pin, GPIO.OUT)
GPIO.setup(coil_A_2_pin, GPIO.OUT)
GPIO.setup(coil_B_1_pin, GPIO.OUT)
GPIO.setup(coil_B_2_pin, GPIO.OUT)

#set ENA and ENB to high to enable stepper

GPIO.output(enable_a, True)
GPIO.output(enable_b, True)

#function for step sequence

def setStep(w1, w2, w3, w4):
     GPIO.output(coil_A_1_pin, w1)
     GPIO.output(coil_A_2_pin, w2)
     GPIO.output(coil_B_1_pin, w3)   
     GPIO.output(coil_B_2_pin, w4) 

#loop through step sequence based on number of steps

for i in range(0, steps):
     setStep(0,1,0,1)
     time.sleep(delay)
     setStep(0,1,1,0)
     time.sleep(delay)
     setStep(1,0,1,0)
     time.sleep(delay)
     setStep(1,0,0,1)
     time.sleep(delay)

#reverse previous step sequence to reverse motor direction

for i in range(0, steps):
     setStep(1,0,0,1)
     time.sleep(delay)
     setStep(1,0,1,0)
     time.sleep(delay)
     setStep(0,1,1,0)
     time.sleep(delay)
     setStep(0,1,0,1)
     time.sleep(delay)

Answer 3

我正在使用类似的设置，使用 raspberry pi 零 W 和 SDComponents MotorShield 来控制两个步进电机。

我正在使用他们在 github 上提供的代码：https://github.com/sbcshop/motor-shield

这看起来与您设置代码的方式非常相似（查看 PiMotor.py 文件）

我注意到，使用他们的默认排序设置，步进电机会执行一种奇怪的步进模式，似乎将其带回到原来的位置。我已经尝试过其他序列，如上面提到的那些，但它们都导致了您（或您的同事）试图描述的非常烦人的振动。

我最终找到了一个使用另一个序列的视频，而且似乎有效。现在，当我说它 "seemed to work" 时，我的意思是电机现在成功地向前旋转，而不是向前旋转并回到原来的位置。我更改了 PiMotor.py 和运行测试代码中的零和一，如下所示：

    def forward(self, delay, steps):
       for i in range(0, steps):
          setStep(1,0,1,1)
          time.sleep(delay)
          setStep(0,0,1,0)
          time.sleep(delay)
          setStep(0,1,0,0)
          time.sleep(delay)
          setStep(1,1,0,1)
          time.sleep(delay)

    def backward(self, delay, steps):
       for i in range(0, steps):
          setStep(1,1,0,1)
          time.sleep(delay)
          setStep(0,1,0,0)
          time.sleep(delay)
          setStep(0,0,1,0)
          time.sleep(delay)
          setStep(1,0,1,1)
          time.sleep(delay)

我发现这个 youtube 视频的排序 --> https://youtu.be/ca8VP_zuMw8

这家伙解释了他是如何设置的，这与你的面包板和所有东西都很相似（我没有使用面包板），我只是插入了他在 5:22 中显示的数字'forward' 的视频，然后将 table 上下翻转以从 3 读取到 0 以获得 'backward'.

的值

我现在一直在试图找出如何加速步进电机，但我对 python 不太熟悉，我觉得这个过程将涉及添加一个速度变量，该变量取决于每个步骤之间的延迟时间。还有我正在尝试探索的半步进和微步进序列，但未能找到任何相关资源。

我可以提供我的设置的图片，我们可以在我们的小项目中相互比较/帮助。让我知道 'forward' 和 'backward' 的顺序是否适合您。祝你好运！

Answer 4

嗯，如果只有振动，那么你可能有延迟问题。只是提一下，以防你没有想到它。尝试更大的延迟。

Python编程：控制步进电机+Raspberry Pi零+L293D IC

Programming in Python: Controlling Stepper Motor + Raspberry Pi Zero + L293D IC

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