MicroPythonとLabVIEWでパルスモーターを駆動（ステップ毎にアナログ入力）with ラズパイPico2

[おおはし]

パルスモーターを1ステップずつ駆動しながらセンサーのアナログ出力を記録したい、という要望がありましたので、ラズパイPico2を使ってMicroPython + LabVIEWでテスト用のプログラムを作成してみました。

ステッピングモーターは17HS4401J（1.8°, 1.7A）と書かれているメーカー不明品で、モータードライバはMicrostep Driver（最小32マイクロステップ、9-40VDC）と書かれているメーカー不明品です。

接続表

Microstep Driver

ENA-   >>  GND (pico2) 

ENA+   >>  GP0(pico2) 

DIR-   >>  GND(pico2) 

DIR+   >>  GP1(pico2) 

PUL-   >>  GND(pico2) 

PUL+   >>  GP2(pico2) 

B-   >>  青(ステッピングモーター)

B+   >>  赤(ステッピングモーター)

A-   >>  緑(ステッピングモーター)

A+   >>  黒(ステッピングモーター)

GND   >>  GND(電源)

VCC   >>  10.5V / 3.3A(電源)

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アナログセンサー(未接続)  >>  ADC0(pico2) 

Pico2に保村するMicroPythonプログラム（ファイル名：step_measure.py）

LabVIEWなどから対話モード(インタラクティブモード)で利用します。

from step_measure import direction, step_m

で関数をインポートすれば、direction関数、step_m関数を使用することができます。

'''
Rotate the stepping motor one step and
measure the voltage with the analog input
a specified number of times.
2024.09.16 MaDA Lab. Koji Ohashi
'''
from machine import Pin, ADC
import time

ena = Pin( 0, Pin.OUT )
dir = Pin( 1, Pin.OUT )
pul = Pin( 2, Pin.OUT )
analog = ADC(0)

def direction(x):
    if x <= 0:
        dir.high()
    else:
        dir.low()

def unlock(x):
    if x <= 0:
        ena.low()
    else:
        ena.high()

def step_m(count, measure, wait_ms):
    ena.low()
    for i in range(count):
        pul.high()
        time.sleep_ms(1)
        if measure > 0:
            print(f'{analog.read_u16():04x}', end="")
            print(',', end="")
        pul.low()
        time.sleep_ms(wait_ms)
    print()

Thonnyでstep_measure.pyをPico2にコピーします。

LabVIEWプログラムはサブVI"sub_CommandResponse.vi"で対話を行います。とりあえずテスト的にMicroPythonと対話する手軽な方法だと思います。

メインプログラムでは空白を送って対話モードに入り、directionとstep_mをインポートします。その後whileループ内でCommandに

"step_m(ステップ数, アナログ入力あり(1) / なし(0), パルス後の待ち時間(ms)"命令を記入してWriteボタンを押します。回転方向を変更する場合は"direction(0または1)"を送ります。

400ステップなので400個のデータが送られてきます。Pico, Pico2は12ビットADCですが、読み値は16ビットデータとして出力されるので、係数3.3V/65536を掛けると電圧に換算できます。この例ではPico2の3.3V出力端子に接続していたのでffffが出力されています。

カンマ区切りのデータで最後に改行記号が入るので、LabVIEW側では１ブロックの出力として受け取ります。

MicroPythonではADC読み値を４桁の16進数(0パッディング)で改行無しでプリントするのは以下のコードのようです。

print(f'{analog.read_u16():04x}', end="")

MicroPython使いやすいと思いませんか？