StrokeEngine-bibliotheek

StrokeEngine is een bibliotheek voor het creëren van een verscheidenheid aan slagbewegingen met stappen- of servomotoren op een ESP32. U kunt deze gebruiken met elke doe-het-zelfmachine met een lineaire positieaandrijving, aangedreven door een stappen- of servomotor.

Kernconcepten

StrokeEngine maakt optimaal gebruik van servo- en stappenmotoraangedreven machines ten opzichte van ontwerpen met vaste nokken. Onder de motorkap gebruikt het de bibliotheek FastAccelStepper om te communiceren met motoren met behulp van standaard STEP/DIR-signalen.

Coördinatiesysteem

De machine maakt gebruik van een intern coördinatensysteem dat metrische eenheden uit de echte wereld omzet in encoder-/stepperstappen. Deze abstractie werkt met alle machinegroottes, ongeacht de motor die u kiest.

Belangrijke coördinaatconcepten:

Patronen

StrokeEngine maakt gebruik van een patroongenerator om een grote verscheidenheid aan sensaties te bieden. Patronen passen dynamisch parameters zoals speed, stroke en depth per beweging aan met behulp van trapeziumvormige bewegingsprofielen.

Elk patroon accepteert vier parameters:

• depth — Maximale uitgeschoven positie
• stroke — Bewegingsamplitude
• speed — Cycli per minuut
• sensation — Vrij instelbare modifier voor patroongedrag (-100 tot 100)

Foutafhandeling zonder onderbreking

StrokeEngine verwerkt ongeldige parameters op een elegante manier zonder de werking te onderbreken:

• Alle instelfuncties gebruiken constrain() om de invoer te beperken tot de fysieke mogelijkheden van de machine
• Waarden buiten de grenzen worden automatisch bijgesneden
• Patroonopdrachten die de machinelimieten overschrijden, resulteren in kortere slagen of aangepaste bewegingsrampen
• De beweging wordt over de volledige afstand voltooid, maar kan iets langer duren dan verwacht

Parameterupdates halverwege de slag

U kunt de parameters depth, stroke, speed en pattern halverwege de slag bijwerken voor een responsieve, vloeiende gebruikerservaring. Ingebouwde beveiligingen zorgen ervoor dat de machine altijd binnen de grenzen blijft.

Toestandsmachine

Een interne eindige toestandsmachine beheert de machinetoestanden:

Gebruik

StrokeEngine biedt een eenvoudige maar krachtige API. Geef alle invoerparameters op in echte metrische eenheden.

Initialiseer de bibliotheek

#include <code>

// Pin Definitions
#define SERVO_PULSE       4
#define SERVO_DIR         16
#define SERVO_ENABLE      17
#define SERVO_ENDSTOP     25        // Optional: Only needed with a homing switch

// Calculation Aid:
#define STEP_PER_REV      2000      // Steps per revolution (check driver DIP switches)
#define PULLEY_TEETH      20        // Teeth on the drive pulley
#define BELT_PITCH        2         // Timing belt pitch in mm
#define MAX_RPM           3000.0    // Maximum motor RPM
#define STEP_PER_MM       STEP_PER_REV / (PULLEY_TEETH * BELT_PITCH)
#define MAX_SPEED         (MAX_RPM / 60.0) * PULLEY_TEETH * BELT_PITCH

static motorProperties servoMotor {
  .maxSpeed = MAX_SPEED,              // Maximum speed in mm/s
  .maxAcceleration = 10000,           // Maximum acceleration in mm/s²
  .stepsPerMillimeter = STEP_PER_MM,  // Steps per millimeter
  .invertDirection = true,            // Flip direction if motor moves wrong way
  .enableActiveLow = true,            // Enable signal polarity
  .stepPin = SERVO_PULSE,             // STEP signal pin
  .directionPin = SERVO_DIR,          // DIR signal pin
  .enablePin = SERVO_ENABLE           // Enable signal pin
};

static machineGeometry strokingMachine = {
  .physicalTravel = 160.0,            // Total travel between hard endstops (mm)
  .keepoutBoundary = 5.0              // Safety margin on each side (mm)
};

static endstopProperties endstop = {
  .homeToBack = true,                 // Endstop at rear of machine
  .activeLow = true,                  // Switch wired active low
  .endstopPin = SERVO_ENDSTOP,        // Endstop pin number
  .pinMode = INPUT                    // Use INPUT with external pull-up
};

StrokeEngine Stroker;

void setup() {
  // Initialize StrokeEngine
  Stroker.begin(&strokingMachine, &servoMotor);
  Stroker.enableAndHome(&endstop);

  // Your other initialization code here

  // Wait for homing to complete
  while (Stroker.getState() != READY) {
    delay(100);
  }
}

Handmatige homing (geen eindstopschakelaar)

Als uw machine geen homing-schakelaar heeft, kunt u handmatige homing gebruiken:

1. Verplaats de machine fysiek naar de achterste eindstop
2. Roep Stroker.thisIsHome() aan

Stroker.thisIsHome();

Dit schakelt de motordriver in, stelt de huidige positie in als -keepoutBoundary en beweegt langzaam naar positie 0.

Beschikbare patronen ophalen

Gebruik getNumberOfPattern() en getPatternName() om beschikbare patronen op te sommen:

String getPatternJSON() {
    String JSON = "[{\"";
    for (size_t i = 0; i < Stroker.getNumberOfPattern(); i++) {
        JSON += String(Stroker.getPatternName(i));
        JSON += "\": ";
        JSON += String(i, DEC);
        if (i < Stroker.getNumberOfPattern() - 1) {
            JSON += "},{\"";
        } else {
            JSON += "}]";
        }
    }
    Serial.println(JSON);
    return JSON;
}

Bewegingscontrole

Start en stop beweging

Positiecommando's

Verplaats de machine naar een van beide uiteinden voor installatiedoeleinden:

Stroker.moveToMin();        // Move to rear (home) position
Stroker.moveToMax();        // Move to front (maximum) position
Stroker.moveToMax(10.0);    // Move at 10 mm/s (default speed)

Interactieve diepte-instelling

Ga naar de diepte-instelmodus waarin de motor de dieptepositie in realtime volgt:

Stroker.setupDepth();           // Default 10 mm/s
Stroker.setupDepth(10.0);       // Specify speed

Werk de dieptepositie bij met Stroker.setDepth(float) en lees de huidige waarde af met Stroker.getDepth().

Parameterfuncties

Werk parameters op elk gewenst moment bij. Waarden worden automatisch beperkt tot de machinelimieten:

// Setter functions
Stroker.setSpeed(float speed, bool applyNow);      // 0.5–6000 cycles/min
Stroker.setDepth(float depth, bool applyNow);      // 0 to _travel (mm)
Stroker.setStroke(float stroke, bool applyNow);    // 0 to _travel (mm)
Stroker.setSensation(float sensation, bool applyNow); // -100 to 100
Stroker.setPattern(int index, bool applyNow);      // 0 to getNumberOfPattern()-1

Lees de beperkte waarden terug die feitelijk door StrokeEngine worden gebruikt:

// Getter functions
float speed = Stroker.getSpeed();         // Cycles per minute
float depth = Stroker.getDepth();         // Depth in mm
float stroke = Stroker.getStroke();       // Stroke length in mm
float sensation = Stroker.getSensation(); // -100 to 100
int pattern = Stroker.getPattern();       // Pattern index

Geavanceerde functies

Telemetriecallback

Registreer een callback om telemetriegegevens te ontvangen voor elke trapeziumvormige beweging:

void callbackTelemetry(float position, float speed, bool clipping) {
  // Handle telemetry data
}

Stroker.registerTelemetryCallback(callbackTelemetry);