MotorStep V9.2 — Документация

1. Назначение

MotorStep V9.2 — прошивка для управления поворотным столом на шаговом моторе через драйвер TB6600. Предназначена для производственных задач, где требуется:

• Точное позиционирование стола в диапазоне 0…360°
• Плавное движение (трапециевидный профиль скорости) для тяжёлых столов (50–1500 кг)
• Автоматический поиск нуля (концевик) при старте
• Контроль точности через внешний энкодер MBL3806 (MISMATCH)
• Авто-выравнивание по внешнему энкодеру (AutoMove)
• Ручное управление через энкодер HW-040 и кнопки
• Внешнее управление через Serial (Console) и Wi-Fi (Web UI)

2. Возможности V9.2

3. Подключение элементов

3.1. Карта пинов

3.2. Схема соединений

TB6600

ESP32-C3           TB6600
─────────────────────────────
GPIO 6  ──── 1кОм ──── PUL+ (STEP)
GPIO 7  ──── 1кОм ──── DIR+
GPIO 10 ──── 1кОм ──── ENA+
GND     ────────────── PUL- / DIR- / ENA- (общий)

MBL3806

ESP32-C3           MBL3806
─────────────────────────────
+5V     ────────────── VCC (красный)
GND     ────────────── GND (чёрный)
GPIO 20 ──── 1кОм ──── A (зелёный)
GPIO 21 ──── 1кОм ──── B (белый)

HW-040

ESP32-C3           HW-040
─────────────────────────────
+3.3V   ────────────── VCC
GND     ────────────── GND
GPIO 0  ────────────── CLK
GPIO 1  ────────────── DT
GPIO 3  ────────────── SW (кнопка)

TM1637

ESP32-C3           TM1637
─────────────────────────────
+5V     ────────────── VCC
GND     ────────────── GND
GPIO 4  ────────────── CLK
GPIO 5  ────────────── DIO

Кнопка дисплея

ESP32-C3
─────────────────────────────
GPIO 2 ──[Кнопка]── GND

Концевик HOME

ESP32-C3
─────────────────────────────
GPIO 8 ──[Концевик NO]── GND

3.3. Питание

4. Настройки

4.1. Пины и механика

Config.h — все параметры

// МЕХАНИКА
#define STEPS_PER_REV           800
#define GEAR_RATIO              10.0f
#define ANGLE_MIN               0
#define ANGLE_MAX               360

// ПЛАВНОСТЬ
#define DEFAULT_ACCEL_STEPS     1000
#define DEFAULT_CRUISE_DELAY_US 400
#define DEFAULT_START_DELAY_US  1000

// HOMING
#define HOME_FAST_DELAY_US      8000
#define HOME_SLOW_DELAY_US      32000
#define HOME_BACKOFF_STEPS      50
#define HOME_PAUSE_MS           1000

// ESCAPE
#define ESCAPE_ZONE_DEG         5

// MISMATCH
#define MISMATCH_CHECK_MOVING_MS 500
#define MISMATCH_CHECK_STOP_MS   1000
#define DEFAULT_TOLERANCE_X10    10
#define TOLERANCE_MIN_X10        1
#define TOLERANCE_MAX_X10        20

// AUTOMOVE
#define AUTOMOVE_TOLERANCE_X10   1
#define AUTOMOVE_INERTIA_MS      50
#define AUTOMOVE_TIMEOUT_MS      30000
#define AUTOMOVE_CHECK_MS        100
#define AUTOMOVE_MAX_ATTEMPTS    20

4.2. NVS (энергонезависимая память)

Namespace "motorstep":

5. Console (Serial)

Скорость: 115200. Line Ending: Newline или Both NL & CR.

5.1. Команды

5.2. Запросы

Асинхронные события

6. Web UI (Wi-Fi)

6.1. Подключение

1. Прошейте плату
2. Подключитесь к Wi-Fi: SSID/пароль из NVS (по умолчанию MotorStep / newpribor)
3. Откройте http://192.168.4.1/
4. Индикатор ONLINE — соединение установлено

6.2. Блоки интерфейса

📊 Индикатор

📏 Шаг

• ◀ НАЗАД / NEXT STEP / ВПЕРЁД ▶

🎛️ Управление

• Поле угла + ПЕРЕЙТИ
• 🏠 — HOME
• STOP, СБРОС, HOLD
• STOP!, CLEAR

⚡ Плавность

• accel / cruise / start + ПРИМЕНИТЬ

🛡️ Контроль точности (УТ)

• Поле УТ (0.1..2.0) + ПРИМЕНИТЬ
• Чекбокс «Использовать контроль»
• Чекбокс «Авто-выравнивание по энкодеру»
• Автосинхронизация из JSON

📜 Лог событий

• Последние 50 сообщений

7. Кнопки и энкодер

HW-040 SW (GPIO 3)

GPIO 2 (кнопка дисплея)

Энкодер HW-040

Вращение накапливает целевой угол. После паузы 1 сек — мотор едет к цели.

8. Дисплей TM1637

Режимы

Приоритет отображения

1. EROR — мигает
2. MISMATCH — мигает углом энкодера
3. Run — во время движения
4. S XX — 1 сек
5. BLOC / OFF — 1 сек
6. d1 / d2 — 1 сек
7. Цель — 1 сек
8. Угол

Яркость

Настраивается в setup() через display.setBrightness(b):

9. Компиляция

9.1. Плата

9.2. Библиотеки

9.3. Настройки Arduino IDE

9.4. Прошивка

1. Подключить ESP32-C3 через USB
2. Tools → Port
3. Upload (Ctrl+U)
4. Если не прошивается: BOOT → RESET → отпустить RESET → отпустить BOOT → Upload
5. После прошивки — RESET

10. Известные проблемы и особенности

Плавность vs Wi-Fi

webui.update() раз в 20 мс (не каждый loop).

Пропуски энкодера HW-040

Антидребезг 2000 мкс в ISR + REPORT_MIN_INTERVAL_MS = 50 мс.

Двойное срабатывание GPIO 2

Strapping-пин. State machine в Buttons.cpp, антидребезг 50 мс.

GPIO 20/21 (UART0)

Serial использует USB CDC, MBL3806 работает без конфликтов.

Стол долго доводит угол при AutoMove

Нормально — система досылает до 0.1°. Если слишком медленно — увеличьте ut или отключите AutoMove.

11. Проверено и однозначно не работает

12. Состав проекта

MotorStep_v9/
├── MotorStep_v9.ino       ← main
├── Config.h                ← все константы
├── MainState.h / .cpp      ← флаги main (V9.2)
├── Display.h   / .cpp      ← TM1637
├── Buttons.h   / .cpp      ← HW-040 SW + GPIO 2 + концевик
├── EncoderHW040.h / .cpp   ← HW-040 (ISR)
├── Settings.h  / .cpp      ← NVS
├── Position.h  / .cpp      ← MBL3806
├── Motor.h     / .cpp      ← шаговый мотор
├── Console.h   / .cpp      ← Serial-протокол
└── WebUI.h     / .cpp      ← Wi-Fi AP + HTTP + WebSocket

13. История версий

14. Контроль точности (MISMATCH)

Сравнение угла по STEP-импульсам с углом внешнего энкодера MBL3806. При расхождении больше УТ — сигнал о пропуске шагов.

14.1. Настройки

14.2. Проверки

Во время движения — каждые 500 мс

• Если diff × 10 > tolX10 → STOP + мигание.

После остановки — через 1000 мс

• Если diff > 0 → мигание.

14.3. Сброс MISMATCH

• home — после успешного поиска нуля
• reset — сброс позиции
• CLEAR — не сбрасывает

14.4. Индикация

• Дисплей мигает углом энкодера, 300 мс
• Приоритет: EROR → MISMATCH → Run

15. Escape-зона при старте из 0°/360°

Если стол в зоне концевика и получает команду ехать от него — защита не должна срабатывать сразу.

15.1. Как работает

• При moveTo() определяется: стоим в зоне 0°/360°, замкнут концевик, едем от него.
• Флаг _escapeZone = true.
• Пока флаг активен — концевик игнорируется.
• Выход:
  • концевик разомкнулся — OK;
  • пройдено ESCAPE_ZONE_DEG (5°), а концевик замкнут — ERROR.

15.2. Порог — 5°

Индуктивный концевик имеет широкую зону. 5° (≈110 шагов) достаточно для уверенного выхода. Настраивается в Config.h:

#define ESCAPE_ZONE_DEG  5

16. Поиск нуля — два шага

16.1. Шаг 1 — быстрый поиск

• Запускается, если концевик не замкнут.
• Мотор едет в минус, 8000 мкс/шаг.
• Концевик замкнулся — переход к шагу 2.

16.2. Шаг 2 — пауза + отход + подход

1. Пауза 1 сек.
2. Отход в плюс до размыкания.
3. +50 шагов.
4. Медленный поиск в минус, 32000 мкс/шаг.
5. Обнуление: _currentStepPos = 0, _absAngle = 0.

16.3. Концевик замкнут при старте

Шаг 1 пропускается. Сразу шаг 2: пауза → отход → подход.

16.4. Защита по углу

Если пройдено больше STEPS_PER_REV × GEAR_RATIO + 200 — HOME_ERROR.

16.5. Команда findhome <0|1>

Управляет поиском нуля при старте. Сохраняется в NVS. Дефолт — 1.

17. Новые команды консоли

17.1. Команды

17.2. Запросы

17.3. Правила вызова

• ut, automove, findhome, hb — работают всегда.
• usetol — BUSY при automove = ON.
• Тяжёлые (move, home, reset, hold, next, setstep, accel, cruise, start, save, load) — только когда мотор свободен.
• stop, stop!, clear, help — работают всегда.

18. stop / stop! / clear / reset

19. Список доработок

19.1. Web UI — блок «Контроль точности»

СДЕЛАНО в V9

19.2. Web UI — индикация MISMATCH

ОТЛОЖЕНО

19.3. Web UI — яркость дисплея (слайдер)

ОТЛОЖЕНО

19.4. Расширенные тесты

ОТЛОЖЕНО

19.5. Wi-Fi из консоли

СДЕЛАНО в V9.1

19.6. Мгновенный DONE/READY

СДЕЛАНО в V9.1

19.7. Escape-зона 5°

СДЕЛАНО в V9.1

19.8. AutoMove

СДЕЛАНО в V9.2

19.9. MainState

СДЕЛАНО в V9.2

20. История V9 (включая V9.1)

21. V9.1 — что нового

21.1. Мгновенный DONE/READY при совпадении угла

Команда move X, когда стол уже на X, ранее приводила к таймауту.

Решение:

• Motor::moveTo возвращает bool.
• При false — main ставит _sendDonePending = true.
• В блоке DONE/READY: if ((lastBusy && !doneBusy) || _sendDonePending).

21.2. Escape-зона: порог 5°

Индуктивный концевик имеет широкую зону срабатывания. Порог в Config.h:

#define ESCAPE_ZONE_DEG  5

21.3. Настройка Wi-Fi из консоли

• ssid <name> — имя (1..31 симв.).
• pass <password> — пароль (8..63 симв.).
• pass off — открытая сеть.
• reboot — перезагрузка для применения.

22. Настройка Wi-Fi AP

22.1. Алгоритм смены сети

1. Подключиться к COM-порту (115200) — Serial Monitor.
2. Ввести ssid НовоеИмя и pass НовыйПароль.
3. Ввести reboot — плата перезагрузится.
4. После перезагрузки точка доступа создаётся с новыми параметрами.

22.2. Если забыл пароль

Настройки в NVS. Сброс — только перепрошивка. Дефолты:

• SSID: MotorStep
• Пароль: newpribor

22.3. Ограничения

23. AutoMove — авто-выравнивание по энкодеру

Функция доводит стол до целевого угла по внешнему энкодеру MBL3806. Работает после обычного движения мотора (по шагам).

23.1. Как работает

1. move X — мотор едет к цели по шагам.
2. Мотор остановился. Ждём AUTOMOVE_INERTIA_MS (50 мс) — инерция стола.
3. Читаем энкодер: diff = target − pos.
4. Три случая:
   • |diff| ≤ 0.1° — цель достигнута → DONE.
   • |diff| ≤ tolerance — мелкая подстройка: moveStepsSlow с постоянным медленным интервалом.
   • |diff| > tolerance — большое расхождение: syncToEncoder + обычный moveTo.
5. После каждого досыла — снова проверка. До достижения или таймаута.

23.2. Параметры (Config.h)

23.3. Команда

automove <0|1>   — вкл/выкл
automove?         — запрос (ON / OFF)

23.4. Взаимодействие с MISMATCH

При automove = ON — usetol автоматически выключается.

Толерантность (УТ) при automove = ON используется как порог между мелкой подстройкой и большим движением.

23.5. Пример

automove 1
ut 10          # УТ = 1.0° — порог большой/мелкой подстройки
move 90        # мотор 0→90, потом autoMove досылает до 90.0

23.6. Блокировки

• Пока automove = ON:
  • move, home, reset, hold, usetol — BUSY.
  • ut, automove, hb, stop, stop!, clear — работают всегда.

23.7. Результаты теста

При торможении рукой (accel=1000, cruise=200):

24. V9.2 — что нового

24.1. AutoMove

Автоматический досыл стола до точного угла по внешнему энкодеру. Подробно — раздел 23.

24.2. MainState — флаги в одном классе

Все флаги main собраны в MainState.h/.cpp. Логика переходов внутри класса:

• setWasMoving(v) — при false→true сбрасывает MISMATCH.
• setAutoMoveActive(v) — при false→true стартует таймер.
• setAutoMoveMotorStopped(v) — при false→true стартует таймер инерции.
• setTargetAngle(a) — при изменении сбрасывает autoMove.

24.3. X10 точность для углов

Углы motor?/mbl? возвращаются строкой "199.0" (1 знак после точки). Внутри — X10.

• getAngleX10() — X10 (0..3600) для расчётов.
• getAngleDeg() — целые с округлением для дисплея.
• getAngle() — удалён.

24.4. Мгновенный DONE на текущем угле

• automove = OFF: a == motor.getAngleDeg() → DONE.
• automove = ON: |a×10 − position.getAngleX10()| ≤ AUTOMOVE_TOLERANCE_X10 → DONE.

24.5. Config.h

Все числовые параметры — в Config.h. Менять только там.

24.6. Яркость дисплея

В setup():

//display.setBrightness(0x0f);  // максимум
display.setBrightness(0x0b);   // день
//display.setBrightness(0x04);  // ночью

24.7. Motor — новые методы

• bool moveTo(int32_t) — возвращает false, если уже на месте.
• bool moveStepsSlow(int32_t) — медленные шаги.
• void syncToEncoder(int32_t) — синхронизация с энкодером.
• getAngleX10() / getAngleDeg().

24.8. Автотест — точность OFF vs ON

motorstep_autotest.py — флаг --accuracy-step N (20° по умолчанию). Прогон круга 0..360 дважды (OFF/ON), сравнение точности. --skip-accuracy — пропустить.