Zwei Schrittmotoren mit Arduino Nano & Joystick steuern – Einfaches Tutorial

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Über dieses Projekt

Bei Arduino-Projekten mit Schrittmotoren (CNC-Maschinen, Plotter, animierte Kunst) kommt oft der Moment, wo man die Motoren manuell steuern muss. Analoge Joysticks sind günstige, einfache Module für variable Geschwindigkeitssteuerung – ideal für Schrittmotoren. Mit klassischem Arduino-Code ist das jedoch nicht trivial.

In diesem Tutorial zeige ich, wie einfach es ist, einen Arduino Nano mit Visuino zu programmieren, um 2 Schrittmotoren per Joystick zu steuern.

Schritt 1: Komponenten

• Ein Arduino-kompatibles Board (ich nutze Arduino Nano, jedes andere geht auch)
• Ein Joystick (aus günstigem 37-Sensor-Set)
• Zwei 5V Schrittmotoren mit Treiberplatinen (28BYJ-48 mit ULN2003)
• Ein K2 Breadboard-Netzteil mit Adapter (Bild 2) oder andere 5V-Quelle für die Motoren
• 17 Female-Female Jumper-Kabel

Schritt 2: Schrittmotoren mit Strom und Masse versorgen

• Masse (schwarz) und Strom (rot) an jedes Schrittmotor-Treibermodul (Bild 1)
• Weitere Masse (schwarz) an GND-Pin des Arduino (Bild 2)
• Andere Enden der Stromversorgung (rot) von den Treibern an „+“ Power-Pins des K2-Netzteils (Bilder 3, 4)
• Andere Enden der Masse (schwarz) von den Treibern und Arduino an „-“ Ground-Pins des K2-Netzteils (Bilder 3, 4)
• Power-Select-Schalter des K2-Netzteils auf 5V stellen (Bild 5)
• Bild 6 zeigt den GND-Pin des Arduino Nano

Schritt 3: Schrittmotoren mit Arduino verbinden

• Falls nicht geschehen: Schrittmotor-Stecker in Treiberplatinen stecken
• Female-Female Jumper (blau, grün, gelb, orange) an IN1–IN4 des ersten Treibers (Bild 1)
• Female-Female Jumper (blau, grün, gelb, orange) an IN1–IN4 des zweiten Treibers (Bild 1)
• IN1 (blau) vom ersten Motor → Digital Pin 2 Arduino (Bild 2)
• IN2 (grün) → Digital Pin 3 (Bild 2)
• IN3 (gelb) → Digital Pin 4 (Bild 2)
• IN4 (orange) → Digital Pin 5 (Bild 2)
• IN1 (blau) vom zweiten Motor → Digital Pin 6 (Bild 3)
• IN2 (grün) → Digital Pin 7 (Bild 3)
• IN3 (gelb) → Digital Pin 8 (Bild 3)
• IN4 (orange) → Digital Pin 9 (Bild 3)
• Bild 4 zeigt Digital 2–9 am Arduino Nano (rot). Blau: Verbindungen aus Schritt 2.

Schritt 4: Joystick mit Arduino verbinden

• Female-Female Kabel an Joystick: Masse (schwarz), Strom (rot), VRx (lila), VRy (grau) (Bild 1)
• Masse (schwarz) → GND-Pin Arduino (Bild 2)
• Strom (rot) → 5V-Pin Arduino (Bild 2)
• VRx (braun) → Analog Pin 1 (A1) (Bild 3)
• VRy (grau) → Analog Pin 0 (A0) (Bild 3)
• Bild 4: GND, 5V, A0, A1 am Nano (rot). Blau: vorherige Verbindungen.

Schritt 5: Visuino starten & Arduino-Board-Typ wählen

Voraussetzungen:

• Arduino IDE (≥ 1.6.7) installiert: arduino.cc
• Visuino installiert: visuino.com

• Visuino starten (Bild 1)
• Auf „Tools“ beim Arduino-Komponenten-Icon klicken (Bild 1)
• Im Dialog Arduino Nano auswählen (Bild 2)

Schritt 6: In Visuino: Schrittmotor-Komponenten hinzufügen & verbinden

• In Komponenten-Werkzeugkasten „step“ filtern, „4 Wire Stepper Motor“ wählen (Bild 1), zweimal in Designbereich ziehen
• „Out“-Box von Stepper1 anklicken, um alle Out-Pins gleichzeitig zu verbinden (Bild 2)
• Maus über „Digital“ Eingang von „Digital[ 2 ]“ Kanal der Arduino-Komponente bewegen – Visuino verteilt Kabel automatisch korrekt (Bild 2)
• „Out“-Box von Stepper2 anklicken (Bild 3)
• Maus über „Digital“ Eingang von „Digital[ 6 ]“ Kanal bewegen – automatische Verteilung (Bild 3)

Schritt 7: Schrittmotor-Eigenschaften setzen & Pins für Geschwindigkeitssteuerung hinzufügen

Für Geschwindigkeitssteuerung Pins zum Property „Steps Per Second“ hinzufügen:

• Stepper1 wählen (Bild 1)
• Object Inspector: „Steps Per Second“ = „0“ (Bild 1)
• Pin-Button bei „Steps Per Second“ → „Float SinkPin“ (Bild 2)
• Stepper2 wählen (Bild 3)
• „Steps Per Second“ = „0“ (Bild 3)
• Pin-Button → „Float SinkPin“ (Bild 4)

Schritt 8: Dead Zone Scaled Analog Komponenten hinzufügen & verbinden

Analog-Pins (Joystick) liefern normierte Werte 0.0–1.0. Umrechnung auf ±300 Steps/Sekunde nötig. Joystick in Mittelposition ungenau → „Dead Zone“ um Zentrum als 0.5 definieren:

• „zone“ filtern, „Dead Zone Scaled Analog“ wählen (Bild 1), zweimal in Designbereich
• DeadZoneScaled1.Out → Stepper1.StepsPerSecond (Bild 2)
• Arduino.Digital[14]/Analog[0].Out → DeadZoneScaled1.In (Bild 3)
• DeadZoneScaled2.Out → Stepper2.StepsPerSecond (Bild 4)
• Arduino.Digital[15]/Analog[1].Out → DeadZoneScaled2.In (Bild 5)

Schritt 9: Dead Zone Scaled Analog Eigenschaften setzen

• DeadZoneScaled1 wählen (Bild 1)
• „Output Range“ aufklappen (Bild 1)
• Max = „300“ (Bild 1)
• Min = „-300“ (Bild 2)
• DeadZoneScaled2 wählen (Bild 3)
• „Output Range“ aufklappen (Bild 3)
• Max = „300“ (Bild 3)
• Min = „-300“ (Bild 4)

Schritt 10: Arduino-Code generieren, kompilieren & hochladen

• In Visuino F9 drücken oder Button (Bild 1) → Code generieren & Arduino IDE öffnen
• In Arduino IDE Upload klicken → Kompilieren & Hochladen (Bild 2)

Schritt 11: Und spielen...

Glückwunsch! Projekt abgeschlossen.

Bild 1 und Video zeigen das verbundene, eingeschaltete Projekt.

Joystick steuert die Schrittmotoren: Hoch/Runter → Vorwärts/Rückwärts von Motor 1. Links/Rechts → Motor 2.

Bild 2 zeigt das vollständige Visuino-Diagramm.

Visuino-Projektdatei zum Download: FQM7EG7IPOA2W5T.zip (in Visuino öffnen: visuino.com)

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