如何让步进电机回到起始位置？答案

【问题标题】：How do I get a stepper motor to return to starting position?如何让步进电机回到起始位置？
【发布时间】：2021-06-27 00:22:47
【问题描述】：

我正在使用带有 TB6600 驱动器的 Arduino 2560、NEMA23 步进电机。驱动器设置为 1/32 步进分割。电机默认为每转 200 步。

我想输入步长、步数和稳定时间。一旦循环完成了我想要返回起点的步数。计划是拍摄多张图像并将它们堆叠在 Photoshop 中。

到目前为止，除了返回起点之外，一切正常……有时。如果我不走得太远，即步长和步数的组合，电机将返回起点。如果我超过“X”距离，最后一步继续向前而不是向后移动。我还没有完全测试过什么是“X”距离。

示例：如果我使用 5 步，步长为 5000，则代码将返回起点。如果我将步长更改为 7 并将步长保持在 5000，它不会返回而是向前移动。

完整代码如下：

#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#include <Keypad.h>
#include <Stepper.h>

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,20,4);

//parameters for keypad
const byte ROWS = 4; //four rows
const byte COLS = 4; //four columns
char keys[ROWS][COLS] = 
{
  {'1','2','3','A'},
  {'4','5','6','B'},
  {'7','8','9','C'},
  {'*','0','#','D'}
};
byte rowPins[ROWS] = {3,4,5,6}; //connect to the row pinouts of the keypad
byte colPins[COLS] = {7,8,9,10}; //connect to the column pinouts of the keypad
Keypad keypad = Keypad( makeKeymap(keys), rowPins, colPins, ROWS, COLS );

int j;
long stepSize=0;
long numSteps=0;
int settleTime=0;
int stepsPR=6400;
int DelayCamClose=10;
int DelayAfterCam=500;
int relayCam=A0;  //pin to relay to trigger camera

Stepper focusStack(stepsPR, 13,12);

//get keypad entry
int GetNumber()
{
  int num = 0;
  char key = keypad.getKey();
  while(key != '#')
   {
    switch (key)
     {
       case NO_KEY:
        break;
         case '0': case '1': case '2': case '3': case '4':
         case '5': case '6': case '7': case '8': case '9':
            lcd.print(key);
            num = num * 10 + (key - '0');
            break;
         case '*':
            num = 0;
            lcd.setCursor(0,1);
            lcd.print("          ");
            lcd.setCursor(0,1);
            break;
        }
      key = keypad.getKey();
   }
   return num;
}
void setup()
{  
    lcd.init();  //initialize the lcd
    lcd.backlight();  //open the backlight
    pinMode(relayCam, OUTPUT);
    digitalWrite (relayCam,HIGH); 
}

void loop()
{   
   {
     lcd.clear();
     lcd.setCursor (0,0);
     lcd.print("Set Settle Time");    
     lcd.setCursor (0,1);
     settleTime = GetNumber();
    }
   {
     lcd.clear();
     lcd.setCursor (0,0);
     lcd.print("Set Step Size");    
     lcd.setCursor (0,1);
     stepSize = GetNumber();
    }
    {
     lcd.clear();
     lcd.setCursor (0,0);
     lcd.print("Set Number Of Steps");    
     lcd.setCursor (0,1);
     numSteps = GetNumber();
    }
    j=1;
    while (j<=numSteps)
    {
     focusStack.step(stepSize);
     delay(settleTime);
     digitalWrite (relayCam,LOW);  //opens the camera shutter
     delay  (DelayCamClose);  //wait time to close camera shutter
     digitalWrite (relayCam,HIGH);  //close camera shutter
     delay (DelayAfterCam);
     j=j+1;
    } 
    { 
     focusStack.step(-stepSize*numSteps); //returns to start
    }
 }

问题在于最后一行的数学，我不确定它是什么。我试过设置

long stepSize=0;
long numSteps=0;

作为 int 和 float 但这并没有解决问题。我也变了

focusStack.step(-stepSize*numSteps); //returns to start

到

focusStack.step(stepSize*numSteps); //returns to start

但这只会扭转问题，正如预期的那样。

我也尝试过使用 AccelStepper 库，但这带来了一系列完全不同的问题。

任何帮助将不胜感激。我对编程还是很陌生。

【问题讨论】：

了解步进器，然后重新考虑。部分步进不是你的朋友。开环步进器没有“零”。
我了解步进器，但可能没有您了解的程度。我也知道他们没有零。问题是在某些情况下我可以返回“零”。我只是不明白为什么如果我超过 x 距离，电机向前移动的距离与它应该向后移动的距离相同。问题是最后一行的数学，我只是不知道问题是什么或如何解决它。无论如何感谢您的阅读。
这可能是由于使用微步时的齿槽效应，尤其是在改变方向时。试验一下，看看这是否属实。更改您的代码（可能还有驱动模块上的 DIP 开关设置以执行完整步骤，本机 200。然后重复。如果您的归零问题消失，那么微步就是问题所在。此外，一些加速度曲线（特别是在改变方向时）可以导致损失为零。请记住，即使没有阻力，电枢本身也具有旋转动量。
谢谢。我尝试了几乎所有微步组合，当我超过 32767 时，一切都指向翻转的标志。它现在可以按照我的意愿工作。循环完成这些步骤后，它现在返回到起点。接下来是将步数转换为实际距离。

标签： arduino stepper

【解决方案1】：

发现问题。由于 stepSize 和 numSteps 是整数，因此数学会翻转超过 32767（16 位）的任何结果。超过 32767 的任何值都会导致溢出并转换为负数。

我现在只需将步进器微步设置为允许足够行程并保持在 32767 限制以下的值。

【讨论】：