22b - AV1 - Motor de passo

Nesta avaliação vocês irão criar um sistema que controla um motor de passos.

Descricão

Periféricos:

• PIO
• RTT
• OLED

freeRTOS:

• Task
• Queue
• Semaphore

Motor de passos:

• Motor de passo 28BYJ-48
  • Quatro fases
  • 0,17578125 graus por passo / 2048 passos para completar 360º

O que é um motor de passo?

O motor de passo é um motor elétrico sem bobinas (brushless) que permite movimentarmos o rotor (a parte que gira) em passos. Os passos são valores em graus que dependem da construção do motor e de como ele é acionado.

O gif a seguir ilustra um motor de passos em movimento, no caso ele possui quatro fases. Ao lado está o gif que mostra o driver e o motor utilizados nessa avaliação:

Notem que para fazermos o motor girar é preciso acionar as fases em sequência: 1000 -> 0100 -> 0010 -> 0001 e então repetir esse ciclo, X vezes até obtermos o ângulo de deslocamento esperado. Se o movimento for o oposto: 1000 -> 0001 -> 0010 -> 0100 -> ... o motor irá girar para o lado contrário.

Cada passo (passagem entre 1000 <- -> 0100) aplica um movimento no rotor de alguns graus (no caso do motor que iremos usar 0,17578125).

OBS: O tempo mínimo entre fases para esse motor é de 5ms, menos que isso o motor não consegue girar.

Interface

A interface do motor de passos com o microcontrolador vai se dar através do acionamento de quatro pinos que é conectado a um módulo de potência:

• Alimente o motor com +5V e GND.
• Escolha quatro pinos do uC e conecte as fases.

Sugestão de montagem:

Funcionalidade

A entrega deve ser um sistema que permite controlarmos o motor de passos, fazendo-o girar em valores de ângulo pré estabelecidos. O controle do sistema será realizado via a placa OLED e seus botões (não vamos usar os LEDs). O display deve exibir qual foi a opção selecionada:

• BTN 1: Gira o motor 180° no sentido horário
• BTN 2: Gira o motor 90° no sentido horário
• BTN 3: Gira o motor 45° no sentido horário

O diagrama a seguir ilustra a Interface homem-máquina (IHM) prevista:

Firmware

Vocês devem desenvolver o firmware como indicado a seguir:

• O código base fornecido é o RTOS-OLED-Xplained-Pro já com o RTT adicionado no wizard.

Onde:

• Botões:

  • devem ser configurados para funcionar com callback
  • devem enviar por uma fila xQueueModo um inteiro que representa o ângulo de rotação e a direção
    • exemplo: 45, 90, 180, ....

• task_modo

  • Responsável por ler a opcão do usuário via xQueueModo
  • Deve fazer a conta e traduzir ângulo em passos
  • Enviar a informação para a fila xQueueSteps no seguinte formato (direção)(número de passos):
    • exemplo para 90 -> (90 / 0,17578125) -> 512 passos
    • o dado que vai para fila é 512
  • Exibe no OLED o valor selecionado em graus

• task_motor

  • Recebe pela fila a quantidade de passos e o sentido de rotação e aciona o motor
  • Deve usar o RTT para calcular o tempo que cada fase fica acionada (velocidade do motor)
    • A comunicação RTT e task deve ser feita via semáforo xSemaphoreRTT

• RTT

  • Irá dar a base de tempo que cada fase fica acionada
  • Configurado em modo alarme para contar 5ms
  • Toda vez que estourar o alarme, liberar semáforo xSemaphoreRTT

Dicas

1. Inicialize os pinos do motor, testando os movimentos, fazendo-o girar no sentiro horário
2. Faça o teste do OLED, task_modo, callback dos botões, xQueueModo
3. Crie a fila xQueueSteps e comece enviar o dado dos passos
4. Crie a task_motor
5. Receba os dados da fila xQueueSteps e acione o motor
6. Criei O rtt para operar com IRQ a cada 5ms