Uno shield Arduino DIY per gestire un motore CC e uno Stepper

Questo dispositivo è strettamente collegato al progetto “Volano Cinetico” in quanto fornisce la parte di controllo elettronico dei due motori.
Questo shield per Arduino UNO è stato creato perché i due motori necessitano di alimentazione esterna e di una gestione completamente separata. La lista di componenti necessaria è:

Come si può notare dalla lista dei componenti utilizzati la gestione del motore CC è delegata al micro L293DNE, che grazie a due ponti H in parallelo, riesce a sopperire, senza riscaldarsi troppo, al fabbisogno di corrente del motore.
Lo Stepper invece è controllato dal Pololu A4988, che ne permette la gestione ottimale e il controllo in corrente (grazie al potenziometro che regola la tensione di alimentazione).
Questi due componenti vanno montati sulla millefori in modo da ingombrare meno posto possibile rispetto all’ingombro normalmente utilizzato dall’Arduino. Il Pololu però ha un indispensabile dissipatore, che non può essere inserito tra lo shield e l’Arduino, e che quindi verrà messo, insieme ai morsetti per i cavi, in una posizione esterna al profilo dell’Arduino.
Per fissare questi microchip alla millefori e renderli sostituibili, è opportuno saldare alla millefori uno zoccolo per l’L293DNE e dei connettori terminali per il Pololu (perchè non ha dimensioni standard). Per rendere lo shield più indipendente possibile dai componenti che vi verranno collegati, si è scelto di effettuare i collegamenti dei motori e dell’alimentazione tramite delle morsettiere. Le due morsettiere a due vie sono state utilizzate per l’alimentazione e per il motore in corrente continua, quella a quattro vie invece è stata impiegata per alimentare le due fasi del motore stepper.
Per applicare le morsettiere è stato necessario allargare leggermente i fori della millefori in quanto le morsettiere a nostra disposizione sono per correnti elevate e hanno i piedini più grandi del normale.
Per collegare fisicamente lo shield all’Arduino UNO saldiamo i connettori PCB nelle posizioni opportune ovvero, come da schema, nei piedini D3,D5,D6,D7,D12 e, sul lato opposto, i due GND e i 5V. I pin hanno la seguente funzione:

  • D3 Esegue un passo del motore Stepper
  • D5 Direzione motore CC 1
  • D6 PWM gestione motore CC
  • D7 Direzione motore CC 2
  • D12 Direzione motore Stepper

Tutti i collegamenti sono stati effettuati come da schema elettrico (reperibile sul repository GitHub del progetto) con dei fili recuperati da un cavo ethernet (tranne i due cavi che collegano lo shield all’alimentatore e all’Arduino). Essi sono stati ottenuti da un pezzo di cavo bipolare. La costruzione di questi due cavi è molto simile e prevede il collegamento dei due connettori alle estremità dei relativi cavi e la stagnatura dei restanti cavi terminali. Il connettore “maschio” va inserito nell’Arduino mentre quello “femmina” andrà collegato in prima battuta alla copertura in compensato e, in seconda battuta, all’alimentatore 12V.
I terminali stagnati, invece, dovranno essere collegati in parallelo nella morsettiera di alimentazione dello shield. Infine vanno collegati i motori nelle relative morsettiere e vanno inseriti i due microchip nelle loro sedi.
A questo punto non resta che inserire lo shield nell’Arduino UNO e chiudere il tutto dentro il supporto.
Il coperchio in compensato va avvitato in modo da mantenere la parte elettronica ben salda all’interno. Collegando l’alimentatore allo spinotto il software caricato nell’arduino comincierà a far muovere i due motori nel modo previsto.
(N.d.r. Alcuni prototipi sono stati modificati per andare incontro alle esigenze degli studenti e, in particolare, sono stati aggiunti dei potenziometri per regolare la velocità di rotazione o degli interruttori per disabilitare dei motori.)

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