ESP32とステッピングモーターでメーター的なものを作ってみよう（28BYJ-48・ULN2003）

今夜のスラニュー実験室では、ステッピングモーターを使ってアナログメーター的なものを作ってみます。

いつものM5StickCではなく、今回はESPr32 Developerを使っていますが特に理由はなく、気まぐれです。基本的にはM5StickCでも同じように動作するはずです。

用意したもの

28BYJ-48 ステッピングモーター
ULN2003ステッピングモータードライバーユニット
ESPr® Developer 32 開発ボード
ブレッドボードとワイヤー類
MB102 電源ユニットとACアダプタ
3Dプリンタで出力したメーターのフレーム

まずは配線しましょう

ESPr32とULN2003の間の接続

IN1 – IO13
IN2 – IO12
IN3 – IO14
IN4 – IO15

ESPr32側のポートは他の場所でも大丈夫ですが、一部使えないポート（6〜11・34・35）があるので注意が必要です。詳しくはこちらのサイトに掲載されています。

ULN2003への給電

また、ステッピングモーターの駆動にはある程度の電流値が必要なので、開発ボードからではなく、5V電源から給電します。上記の配線例ではMB102 電源ユニットから、ULN2003に別途直接5V給電しています。

メーターらしきものを作ってみよう

このメーターのフレームやニードルは、Ender-3 Pro 3Dプリンターで作成しました。元データはThingiverseからダウンロードさせていただきました。

文字盤はまだ作っていませんが、とりあえずCDラベル用のシールを丸く切り抜いて貼り付けてあります。

プログラムを書いてみよう

まずはULN2003ボード用のライブラリをインストールします。

Arduino IDEの、スケッチ – ライブラリをインクルード – ライブラリを管理 から、「CheapStepper」をインストールします。ULN2003用のライブラリは他にもありますが、アップデートされていそうなものを選択しました。

#include <CheapStepper.h>

CheapStepper stepper(13,15,12,14); // IN1,IN2,IN3,IN4　①
boolean clockwise = true;

void setup() {
    stepper.setRpm(10); //②
}

void loop() {
    // モーターの全Steps = 4096
    clockwise = true; //③
    stepper.moveTo (clockwise, 0); //④
    delay(1000);
    stepper.moveDegrees (clockwise, 360); //⑤
    delay(1000);
    stepper.moveDegrees (clockwise, 90); //⑥
    delay(1000);
    stepper.moveDegrees (clockwise, 90);
    delay(1000);
    stepper.moveDegrees (clockwise, 90);
    delay(1000);
    stepper.moveDegrees (clockwise, 90);
    delay(3000);
}

① 開発ボードのIOを指定します

配線した通りに、IN1,IN2,IN3,IN4の順番でコンストラクタに引数を渡します。

② モーターの動作速度を指定します

CheapStepperのチュートリアルには以下のように書かれています。

Note: CheapStepper library assumes you are powering your 28BYJ-48 stepper.using an external 5V power supply (>100mA) for RPM calculations.don’t try to power the stepper directly from the Arduino.accepted RPM range: 6RPM (may overheat) – 24RPM (may skip).ideal range: 10RPM (safe, high torque) – 22RPM (fast, low torque)

これによると