라즈베리 파이 스테퍼 모터 리미트 스위치
이 튜토리얼은 Raspberry Pi를 사용하여 제한 스위치와 L298N 드라이버를 통해 스테퍼 모터를 제어하는 방법을 안내합니다. 구체적으로, 우리는 다음을 다룹니다:
- 리미트 스위치에 접촉했을 때 스테퍼 모터를 정지시키도록 라즈베리 파이를 프로그래밍하는 방법.
- 리미트 스위치에 접촉했을 때 스테퍼 모터의 방향을 바꾸도록 라즈베리 파이를 프로그래밍하는 방법.
- 반대 위치에 설치된 두 개의 리미트 스위치로 스테퍼 모터의 방향을 바꾸도록 라즈베리 파이를 프로그래밍하는 방법.
준비물
| 1 | × | 라즈베리 파이 5 | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | 리미트 스위치 Limit Switch (KW12-3) | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | 리미트 스위치 Limit Switch Module | 아마존 | |
| 1 | × | 리미트 스위치 Limit Switch (V-153-1C25) | 아마존 | |
| 1 | × | 리미트 스위치 Limit Switch (V-155-1C25) | 아마존 | |
| 1 | × | 리미트 스위치 Limit Switch (V-156-1C25) | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | Stepper Motor Nema 17 | 아마존 | |
| 1 | × | L298N 모터 드라이버 모듈 | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | 12V 전원 어댑터 | 아마존 | |
| 1 | × | DC 커넥터 전원 연결 잭 플러그 소켓 | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | 점퍼케이블 | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | (추천) 라즈베리 파이용 스크루 터미널 블록 쉴드 | 쿠팡 | 아마존 | |
| 1 | × | (추천) 라즈베리 파이 프로토타이핑 베이스 플레이트 & 브레드보드 키트 | 아마존 | |
| 1 | × | (추천) 라즈베리 파이용 HDMI 터치 스크린 모니터 | 아마존 |
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스테퍼 모터 및 리미트 스위치에 대하여
스테퍼 모터 및 리미트 스위치(핀 배치, 기능, 프로그래밍 등)에 익숙하지 않다면, 다음 튜토리얼이 도움이 될 수 있습니다:
- 라즈베리 파이 - 리미트 스위치 튜토리얼
- 라즈베리 파이 - 스테퍼 모터 튜토리얼
선연결
이 튜토리얼은 두 가지 경우에 대한 배선 다이어그램을 제공합니다: 하나의 스테퍼 모터 + 하나의 리미트 스위치, 하나의 스테퍼 모터 + 두 개의 리미트 스위치.
- 라즈베리 파이, 스텝 모터, 리미트 스위치 간 배선도
이 이미지는 Fritzing을 사용하여 만들어졌습니다. 이미지를 확대하려면 클릭하세요.
- 라즈베리 파이, 스테퍼 모터, 두 개의 리미트 스위치 간의 배선도
이 이미지는 Fritzing을 사용하여 만들어졌습니다. 이미지를 확대하려면 클릭하세요.
배선 구성을 간단하고 체계적으로 만들기 위해, Raspberry Pi용 스크루 터미널 블록 실드 사용을 권장합니다. 이 실드는 아래와 같이 더욱 안정적이고 관리하기 쉬운 연결을 제공합니다:
※ 주의:
스테퍼 모터와 L298N 간의 배선 연결은 스테퍼 모터의 종류에 따라 달라질 수 있습니다. 스테퍼 모터를 L298N 모터 드라이버에 올바르게 연결하는 방법을 배우기 위해 라즈베리 파이 - 스테퍼 모터 튜토리얼을 주의 깊게 살펴보세요.
라즈베리 파이 코드 - 리미트 스위치로 스테퍼 모터 정지
스테퍼 모터는 다음 코드를 사용하여 계속 회전하도록 프로그래밍되어 있으며, 리미트 스위치에 닿으면 즉시 멈추고 리미트 스위치가 해제되면 다시 움직입니다.
자세한 사용 방법
- Raspberry Pi에 Raspbian 또는 다른 Raspberry Pi 호환 운영 체제가 설치되어 있는지 확인하세요.
- Raspberry Pi가 PC와 동일한 로컬 네트워크에 연결되어 있는지 확인하세요.
- 일부 라이브러리를 설치해야 하는 경우 Raspberry Pi가 인터넷에 연결되어 있는지 확인하세요.
- Raspberry Pi를 처음 사용하는 경우 라즈베리 파이 - 소프트웨어 설치을 참조하세요.
- Linux 및 macOS의 내장 SSH 클라이언트 또는 Windows의 PuTTY를 사용하여 SSH를 통해 PC를 Raspberry Pi에 연결하세요. SSH를 통해 PC를 Raspberry Pi에 연결하는 방법을 참조하세요.
- RPi.GPIO 라이브러리가 설치되어 있는지 확인하세요. 설치되지 않은 경우 다음 명령어를 사용하여 설치하세요:
sudo apt-get update
sudo apt-get install python3-rpi.gpio
stepper_limit_switch.py라는 이름의 Python 스크립트 파일을 생성하고 다음 코드를 추가하세요:
/*
* 이 라즈베리 파이 코드는 newbiely.kr 에서 개발되었습니다
* 이 라즈베리 파이 코드는 어떠한 제한 없이 공개 사용을 위해 제공됩니다.
* 상세한 지침 및 연결도에 대해서는 다음을 방문하세요:
* https://newbiely.kr/tutorials/raspberry-pi/raspberry-pi-stepper-motor-limit-switch
*/
import RPi.GPIO as GPIO
import time
# Define GPIO pins for L298N driver and limit switch
IN1 = 12
IN2 = 16
IN3 = 20
IN4 = 21
LIMIT_SWITCH_PIN = 27
# Set GPIO mode and configure pins
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(IN1, GPIO.OUT)
GPIO.setup(IN2, GPIO.OUT)
GPIO.setup(IN3, GPIO.OUT)
GPIO.setup(IN4, GPIO.OUT)
GPIO.setup(LIMIT_SWITCH_PIN, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)
# Define constants
DEG_PER_STEP = 1.8
STEPS_PER_REVOLUTION = int(360 / DEG_PER_STEP)
# Function to move the stepper motor one step forward
def step_forward(delay):
GPIO.output(IN1, GPIO.HIGH)
GPIO.output(IN2, GPIO.HIGH)
GPIO.output(IN3, GPIO.LOW)
GPIO.output(IN4, GPIO.LOW)
time.sleep(delay)
GPIO.output(IN1, GPIO.LOW)
GPIO.output(IN2, GPIO.HIGH)
GPIO.output(IN3, GPIO.HIGH)
GPIO.output(IN4, GPIO.LOW)
time.sleep(delay)
# Function to check the limit switch status
def is_limit_switch_pressed():
return GPIO.input(LIMIT_SWITCH_PIN) == GPIO.LOW
try:
# Set the delay between steps
delay = 0.001
while not is_limit_switch_pressed():
# Move the stepper motor forward endlessly
step_forward(delay)
except KeyboardInterrupt:
print("\nExiting the script.")
finally:
# Clean up GPIO settings
GPIO.cleanup()
- 파일을 저장하고 터미널에서 다음 명령어를 실행하여 Python 스크립트를 실행하세요:
python3 stepper_limit_switch.py
- 배선이 올바르면 모터는 시계 방향으로 회전해야 합니다.
- 리미트 스위치가 접촉되면 모터는 즉시 멈춰야 합니다.
- 그런 다음 리미트 스위치가 해제되면 모터가 다시 회전합니다.
스크립트는 터미널에서 Ctrl + C를 누를 때까지 무한 루프로 계속 실행됩니다.
코드에서 delay 변수의 값을 변경하여 스테퍼 모터의 속도를 변경할 수 있습니다.
코드 설명
소스 코드 주석에 포함된 줄별 설명을 확인하세요!
라즈베리 파이 코드 - 리미트 스위치로 스텝 모터 방향 변경
스테퍼 모터는 계속해서 작동되며, 리미트 스위치가 작동될 때 방향이 변경됩니다.
자세한 사용 방법
- Python 스크립트 파일 stepper_direction.py을 만들고 다음 코드를 추가하세요:
/*
* 이 라즈베리 파이 코드는 newbiely.kr 에서 개발되었습니다
* 이 라즈베리 파이 코드는 어떠한 제한 없이 공개 사용을 위해 제공됩니다.
* 상세한 지침 및 연결도에 대해서는 다음을 방문하세요:
* https://newbiely.kr/tutorials/raspberry-pi/raspberry-pi-stepper-motor-limit-switch
*/
import RPi.GPIO as GPIO
import time
# Define GPIO pins for L298N driver and limit switch
IN1 = 12
IN2 = 16
IN3 = 20
IN4 = 21
LIMIT_SWITCH_PIN = 27
# Set GPIO mode and configure pins
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(IN1, GPIO.OUT)
GPIO.setup(IN2, GPIO.OUT)
GPIO.setup(IN3, GPIO.OUT)
GPIO.setup(IN4, GPIO.OUT)
GPIO.setup(LIMIT_SWITCH_PIN, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)
# Define constants
DEG_PER_STEP = 1.8
STEPS_PER_REVOLUTION = int(360 / DEG_PER_STEP)
# Global variable to store the previous state of the limit switch
prev_limit_switch_state = GPIO.HIGH
# Function to move the stepper motor one step forward
def step_forward(delay):
GPIO.output(IN1, GPIO.HIGH)
GPIO.output(IN2, GPIO.HIGH)
GPIO.output(IN3, GPIO.LOW)
GPIO.output(IN4, GPIO.LOW)
time.sleep(delay)
GPIO.output(IN1, GPIO.LOW)
GPIO.output(IN2, GPIO.HIGH)
GPIO.output(IN3, GPIO.HIGH)
GPIO.output(IN4, GPIO.LOW)
time.sleep(delay)
# Function to move the stepper motor one step backward
def step_backward(delay):
GPIO.output(IN1, GPIO.LOW)
GPIO.output(IN2, GPIO.LOW)
GPIO.output(IN3, GPIO.HIGH)
GPIO.output(IN4, GPIO.HIGH)
time.sleep(delay)
GPIO.output(IN1, GPIO.HIGH)
GPIO.output(IN2, GPIO.LOW)
GPIO.output(IN3, GPIO.LOW)
GPIO.output(IN4, GPIO.HIGH)
time.sleep(delay)
try:
# Set the delay between steps
delay = 0.001
# Set the initial direction
direction = 'forward'
while True:
# Check if the limit switch state changes
limit_switch_state = GPIO.input(LIMIT_SWITCH_PIN)
# Change direction if the limit switch changes from HIGH to LOW
if limit_switch_state == GPIO.LOW and prev_limit_switch_state == GPIO.HIGH:
direction = 'backward' if direction == 'forward' else 'forward'
# Move the stepper motor based on the direction
if direction == 'forward':
step_forward(delay)
elif direction == 'backward':
step_backward(delay)
# Update the previous state of the limit switch
prev_limit_switch_state = limit_switch_state
except KeyboardInterrupt:
print("\nExiting the script.")
finally:
# Clean up GPIO settings
GPIO.cleanup()
- 파일을 저장하고 터미널에서 다음 명령어를 실행하여 Python 스크립트를 실행하세요:
python3 stepper_direction.py
- 배선이 올바르면 모터는 시계 방향으로 회전해야 합니다.
- 리미트 스위치를 터치하면 스테퍼 모터의 방향이 반시계 방향으로 바뀝니다.
- 리미트 스위치를 다시 터치하면 스테퍼 모터의 방향이 시계 방향으로 돌아갑니다.
라즈베리 파이 코드 - 두 개의 리미트 스위치로 스테퍼 모터 방향 변경
스테퍼 모터가 계속 회전하고 두 개의 제한 스위치 중 하나가 눌렸을 때 모터의 방향을 전환하는 코드를 살펴봅시다.
자세한 사용 방법
- Python 스크립트 파일 stepper_two_limit_switches.py을(를) 생성하고 다음 코드를 추가하세요:
/*
* 이 라즈베리 파이 코드는 newbiely.kr 에서 개발되었습니다
* 이 라즈베리 파이 코드는 어떠한 제한 없이 공개 사용을 위해 제공됩니다.
* 상세한 지침 및 연결도에 대해서는 다음을 방문하세요:
* https://newbiely.kr/tutorials/raspberry-pi/raspberry-pi-stepper-motor-limit-switch
*/
import RPi.GPIO as GPIO
import time
# Define GPIO pins for L298N driver and limit switches
IN1 = 12
IN2 = 16
IN3 = 20
IN4 = 21
LIMIT_SWITCH1_PIN = 27
LIMIT_SWITCH2_PIN = 19
# Set GPIO mode and configure pins
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(IN1, GPIO.OUT)
GPIO.setup(IN2, GPIO.OUT)
GPIO.setup(IN3, GPIO.OUT)
GPIO.setup(IN4, GPIO.OUT)
GPIO.setup(LIMIT_SWITCH1_PIN, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)
GPIO.setup(LIMIT_SWITCH2_PIN, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)
# Define constants
DEG_PER_STEP = 1.8
STEPS_PER_REVOLUTION = int(360 / DEG_PER_STEP)
# Global variables to store the previous state of the limit switches
prev_limit_switch_1 = GPIO.HIGH
prev_limit_switch_2 = GPIO.HIGH
# Function to move the stepper motor one step forward
def step_forward(delay):
GPIO.output(IN1, GPIO.HIGH)
GPIO.output(IN2, GPIO.HIGH)
GPIO.output(IN3, GPIO.LOW)
GPIO.output(IN4, GPIO.LOW)
time.sleep(delay)
GPIO.output(IN1, GPIO.LOW)
GPIO.output(IN2, GPIO.HIGH)
GPIO.output(IN3, GPIO.HIGH)
GPIO.output(IN4, GPIO.LOW)
time.sleep(delay)
# Function to move the stepper motor one step backward
def step_backward(delay):
GPIO.output(IN1, GPIO.LOW)
GPIO.output(IN2, GPIO.LOW)
GPIO.output(IN3, GPIO.HIGH)
GPIO.output(IN4, GPIO.HIGH)
time.sleep(delay)
GPIO.output(IN1, GPIO.HIGH)
GPIO.output(IN2, GPIO.LOW)
GPIO.output(IN3, GPIO.LOW)
GPIO.output(IN4, GPIO.HIGH)
time.sleep(delay)
try:
# Set the delay between steps
delay = 0.001
# Set the initial direction
direction = 'forward'
while True:
# Check if limit switch 1 state changes
limit_switch_1 = GPIO.input(LIMIT_SWITCH1_PIN)
if limit_switch_1 == GPIO.LOW and prev_limit_switch_1 == GPIO.HIGH:
direction = 'backward'
# Check if limit switch 2 state changes
limit_switch_2 = GPIO.input(LIMIT_SWITCH2_PIN)
if limit_switch_2 == GPIO.LOW and prev_limit_switch_2 == GPIO.HIGH:
direction = 'forward'
# Move the stepper motor based on the direction
if direction == 'forward':
step_forward(delay)
elif direction == 'backward':
step_backward(delay)
# Update the previous states of the limit switches
prev_limit_switch_1 = limit_switch_1
prev_limit_switch_2 = limit_switch_2
except KeyboardInterrupt:
print("\nExiting the script.")
finally:
# Clean up GPIO settings
GPIO.cleanup()
- 파일을 저장하고 터미널에서 다음 명령을 실행하여 파이썬 스크립트를 실행하세요:
python3 stepper_two_limit_switches.py
이 스크립트는 터미널에서 Ctrl + C를 누를 때까지 계속해서 무한 루프로 실행됩니다.
- 배선이 올바르면 모터는 시계 방향으로 회전해야 합니다.
- 리미트 스위치 1을 건드리면 스테퍼 모터의 방향이 반시계 방향으로 반전됩니다.
- 리미트 스위치 2를 건드리면 스테퍼 모터는 다시 시계 방향으로 회전하게 됩니다.
