Deel 8: stappenmotoren en interrupts

Transcriptie

1

2 Deel 8: stappenmotoren en interrupts

3 Stappenmotor Kan hoek van as instellen zonder een gesloten feedbacksysteem. Het is een simpel en precies open loop systeem. Werkt met discrete stappen, dus schokkerig Kan een redelijk koppel leveren Kan de as in één positie vasthouden (remfunctie)

4 Soorten Permanente magneet Spoelen A en B kunnen bekrachtigd worden, waarna de permanente magneet van de rotor zich richt volgens het opgewekte magnetisch veld. De bekrachtiging kan 1 spoel per keer gebeuren (full step), maar kan ook afwisselend 1 spoel en beide spoelen gebeuren (half step). Wat gebeurt er met de grootte van het magnetisch veld bij bekrachtiging van 2 spoelen? 1 Pythagoras:?² = 1² + 1² = 2 1? = 2 = 1,414?

5 Variabele reluctantie De rotor is hier gemaakt van zacht ijzer en is niet magnetisch. Wanneer een spoel wordt bekrachtigd zal de rotor draaien om een minimale reluctantie te bereiken. Dit gebeurt wanneer de afstand tussen de spoel en de tanden van de as minimaal is. Merk op dat de tanden van de rotor wanneer ze in lijn staan met de ene spoel, niet in lijn staan met de andere spoel. Een hogere stapresolutie kan worden bekomen met een toename van spoelen en tanden. Filmpje: 00:25 02:33

6

7 Hybride : combinatie van beide Filmpje: 02:33 05:42

8

9

10 Stappenmotor heeft meestal 4 aansluitingen die elk de uiteinden van 2 spoelen vormen. Rechtstreekse aansturing via H-brug (bijvoorbeeld L293d) Aantal stappen in half-step en in full-step? Snelheid in half-step en full-step?

11 Aansturing met stepper motor driver: Pololu black edition

12 Interrupt. void loop { if (digitalread(inputpin) == LOW) { // doe iets } } Deze techniek heet polling. Steeds opnieuw kijken of de knop werd ingedrukt. Wat als rest van programma langer duurt? Bv. delay(1000)?

13 Oplossing: interrupts. Digitale pin Interrupt nummer Arduino Uno : 2 interruptpinnen. Leonardo : 5 interruptpinnen (0,1,2,3 en 7). Opgepast: pinnummer <> interruptnummer Vertaling via functie digitalpintointerrupt(pin), indien programma moet geschikt zijn voor verschillende Arduino s, anders rechtstreeks interruptnummer gebruiken. int ledpin = 13; void setup() { pinmode(ledpin,output); pinmode(3,input_pullup); attachinterrupt(0,isr_test,falling); } void loop() {} void ISR_test() { digitalwrite(ledpin, HIGH); }

14 Opgelet: interrupts kunnen elkaar niet onderbreken, omdat zodra een ISR uitgevoerd wordt alle interrupts gedisabled worden. Dit betekent o.a. dat in een ISR geen delay of Serial.print kan gebruikt worden, omdat deze met interrupts werken. delaymicroseconds kan wel. ISR is altijd void, en gebruikt geen parameters. Variabelen die in de ISR moeten aangepast worden moeten als volatile gedefinieerd worden. ISR moet altijd kort en krachtig zijn, anders wordt het hoofdprogramma teveel beïnvloed. Tijdens een ISR kan een andere interrupt wel een aanvraag doen. Er wordt dan een vlag gezet en zodra de ISR klaar is wordt de volgende interrupt gestart. Meerdere aanvragen door dezelfde interrupt worden als één aanvraag gezien. Er bestaat ook een prioriteitsvolgorde tussen de interrupts.

15 Principe: Controller werkt de lopende af Terugkeeradres wordt op de stack geplaatst. Registers worden veilig gesteld Alle interrupts worden geblokkeerd Er wordt gesprongen naar de overeenkomstige ISR Registers worden hersteld Interrupts worden terug vrijgegeven Terugkeeradres wordt van de stack gehaald en in de program counter geplaatst. Controller gaat verder met programma. Stack? Stapelgeheugen volgens het LIFO principe (last in, first out). Vergelijk met stapel borden. Nieuwe borden komen boven op de stapel, weghalen gebeurt ook van bovenaf. Stack overflow: stapel is te hoog gegroeid en neemt alle voorziene ruimte in

16 Naast de externe interrupts bestaat er ook een meer algemene interrupt: pinchange. Deze kan best via een bibliotheek geïmplementeerd worden. Bibliotheek: EnableInterrupt ( Voor Leonardo:

17 #include <TimerOne.h> // This example uses the timer interrupt to blink an LED // and also demonstrates how to share a variable between // the interrupt and the main program. const int led = 13; // the pin with a LED void setup(void) { pinmode(led, OUTPUT); Timer1.initialize(150000); Timer1.attachInterrupt(blinkLED); // blinkled to run every 0.15 seconds Serial.begin(9600); } // The interrupt will blink the LED, and keep // track of how many times it has blinked. int ledstate = LOW; volatile unsigned long blinkcount = 0; // use volatile for shared variables void blinkled(void) { if (ledstate == LOW) { ledstate = HIGH; blinkcount = blinkcount + 1; // increase when LED turns on } else { ledstate = LOW; } digitalwrite(led, ledstate); }

18 // The main program will print the blink count // to the Arduino Serial Monitor void loop(void) { unsigned long blinkcopy; // holds a copy of the blinkcount // to read a variable which the interrupt code writes, we // must temporarily disable interrupts, to be sure it will // not change while we are reading. To minimize the time // with interrupts off, just quickly make a copy, and then // use the copy while allowing the interrupt to keep working. nointerrupts(); blinkcopy = blinkcount; interrupts(); Serial.print("blinkCount = "); Serial.println(blinkCopy); delay(100); }