CircuitPythonでステッピングモーター（28BYJ-48）を動かすライブラリを書いてみた

28BYJ-48って何？

これのことです。

Ren He 5V ステッピングモータ+ 28BYJ-48 ULN2003ドライバーボード セット Arduino用 3個セット
https://www.amazon.co.jp/Ren-He-%E3%82%B9%E3%83%86%E3%83%83%E3%83%94%E3%83%B3%E3%82%B0%E3%83%A2%E3%83%BC%E3%82%BF-28BYJ-48-ULN2003%E3%83%89%E3%83%A9%E3%82%A4%E3%83%90%E3%83%BC%E3%83%9C%E3%83%BC%E3%83%89/dp/B07LBRNZB6

28BYJ-48というステッピングモーターと、ULN2003なるトランジスタアレイとやらが搭載されたドライバーボードです。Arduino言語やMicroPythonにてこれを用いている作例はweb上でいくつか見つかるのですが、CircuitPythonでは見つかりませんでした。

そこで今回、これをCircuitPythonでどうにか動かすためのライブラリを書いてみましたので、備忘録も兼ねてこちらに置いておこうと思います。

コード

その手作りライブラリがこちら。

lib/CPython_28BYJ48_ULN2003.py

import digitalio, time

"""
このステッピングモーターの場合、
1ステップは`5.625° /64`なようなので、
64ステップで`5.625°`、
512ステップで`45°`、
4096ステップで`360°`、即ち1周分となります。
"""
deg45 = 512
deg90 = 1024
deg180 = 2048
deg360 = 4096

class stepper:
    def __init__(self, IN1, IN2, IN3, IN4):
        self.DIG_OUT = [
            digitalio.DigitalInOut(pin) for pin in [IN1, IN2, IN3, IN4]
        ]
        for p in self.DIG_OUT:
            p.direction = digitalio.Direction.OUTPUT
        self.SEQ_CLOCK = [
            [1, 0, 0, 1],
            [1, 0, 0, 0],
            [1, 1, 0, 0],
            [0, 1, 0, 0],
            [0, 1, 1, 0],
            [0, 0, 1, 0],
            [0, 0, 1, 1],
            [0, 0, 0, 1]
        ]
        self.POSITION = 0
        self.STEP_COUNT = len(self.SEQ_CLOCK)
        self.STEP_DIR = 1
        self.STEP_COUNTER = 0

    def rotate(self, clockwise=True, LIMIT=deg180):
        COUNT = 0
        SEQ = self.SEQ_CLOCK if clockwise else self.SEQ_CLOCK[::-1]
        while COUNT < LIMIT:
            COUNT += 1
            for i in range(0, 4):
                pin = self.DIG_OUT[i]
                pin.value = SEQ[self.STEP_COUNTER][i] != 0
            self.STEP_COUNTER += self.STEP_DIR
            if self.STEP_COUNTER >= self.STEP_COUNT:
                self.STEP_COUNTER = 0
            if self.STEP_COUNTER < 0:
                self.STEP_COUNTER = self.STEP_COUNT + self.STEP_DIR
            # sleepを挟まないと、モーターが不穏な音をたてながらビクンビクン震えます。絶対に抜かないように。
            time.sleep(0.0005)
        self.POSITION += LIMIT if clockwise else (-1 * LIMIT)
    
    def reset(self):
        if self.POSITION < 0:
            self.rotate(True, (-1 * self.POSITION) % deg360)
        else:
            self.rotate(False, self.POSITION % deg360)

これをこう！

code.py

import board, digitalio
# 先程のライブラリをインポート
from CPython_28BYJ48_ULN2003 import *

# タクトスイッチ
switch = digitalio.DigitalInOut(board.GP18)
switch.direction = digitalio.Direction.INPUT
switch.pull = digitalio.Pull.UP

motor = stepper(
    board.GP14, # IN1に繋いでいるピン
    board.GP15, # IN2
    board.GP16, # IN3
    board.GP17  # IN4
)

while True:
    # タクトスイッチを押したとき
    if not switch.value:
        # (時計回りかどうか, ステップ数)
        motor.rotate(False, deg45)
        # 初期化時の位置に戻る
        motor.reset()

サンプルコードの通りに動かすと、モーターは車のワイパーのような動きをします。

ドライバーにはIN1, IN2, IN3, IN4, VCC (+), GND (-)がありますので、前者4つをデジタル出力が可能なピンに、後者2つを5Vの電源供給に繋げて下さい。