STEP400

クリエイティブコーディングのためのステッピングモータドライバ

STEP400は4軸制御が可能なステッピングモータドライバ基板です。STEP400は1枚の基板に通信から制御まで必要な機能をシンプルに完結させているほか、通信には産業用の特殊な規格ではなく一般的なイーサネットを用いたOpen Sound Control (OSC) を採用することによって、アートやデザインといった表現用途での使用に十分な信頼性を確保しつつ、使いやすさを実現しています。openFrameworks, Processing, Max, Unity, Touch Designer といったクリエイティブコーディング環境から容易に制御することができます。

ただいま Crowd Supply にてクラウドファンディングプロジェクトを実施中ですので、ぜひご検討ください。キャンペーン終了後、2021年初旬に発送予定です。その後も同サイトから継続して入手可能な状態を維持する予定です。
まとまった枚数が必要になる場合は上記スケジュールによらず対応が可能な場合がありますので、お問い合わせください。

またSTEP400とSTEP800の違いについては、こちらのUpdateを参照してください。

プロジェクトの現場から生まれたモータドライバ

STEP400はこれまで私たちがかかわってきたたくさんの現場を通して生まれてきました。
当初はDIY向けのモジュールを組み合わせたシステムを使っていましたが、徐々に規模が大きくなるにつれ配線がカオス状態になり、予期しない接触不良や通信の不安定性に苦しめられました。
いくつかの苦しい現場を通して、必要なものを1枚の基板にシンプルに完結させたドライバを作る必要があると考えるようになりました。STEP400のプロトタイプは私たち自身の必要性から生まれ、実際の現場で繰り返し検証を行ってきました。大小さまざまなプロジェクトでの使用実績があります。

Open Sound Control (OSC) について

Open Sound Control (OSC) はUDPをベースにした Open-ended, dynamic, URL-style symbolic naming scheme なプロトコルです。電子音楽やメディアアートの分野では幅広く使われています。通常ステッピングモータの制御には産業用イーサネットが使われますが、通常のネットワーク機器と互換性がなかったり、規格がオープンでなかったりと、工場の自動化以外の目的に使おうとすると、必要以上の手間がかかります。STEP400ではシンプルで使いやすいOSCプロトコルを採用することで、表現用途に特化したステッピングモータドライバです。
とは言っても、STEP400の制御部分は単純にArduinoとEthernet shieldで構成されていますので、制御方法はあなたの自由です。例えばArtnetやWebSocketなどで、あるいは単純なUSBシリアルで制御するように書き換えることもできるでしょう。

特徴

  • 1枚のSTEP400で小さいものから大きいものまで、モータ4つを個別に制御できます。
  • 静かで滑らかな動きの電圧モードと、高トルクで高回転が可能な電流モードの二つの制御モードがあります。
  • Ethernet経由で制御するため、システムを容易にスケールアップできます。
  • ファームウェア、ハードウェアともオープンソースです。

オプション

電磁ブレーキ用基板

STEP400と簡単に接続できる、電磁ブレーキ付きステッピングモータのための制御基板を準備しています。電磁ブレーキは通電時のみロックが解除される構造になっていて、システム終了時や不意の電源断の際に安全に負荷を保持することができます。モータの保持力が無くなるとワークや展示物が落下してしまうような場合に必要です。この基板を使用するには、電磁ブレーキ付きモータが必要です。

センサ用ケーブル

原点センサやリミットセンサのコネクタはJSTのXAタイプです。このコネクタは

  • 入手性が良い
  • 脱着がしやすい
  • ケーブル用の延長コネクタもある

などの特徴があり使いやすいのですが、ケーブル側は端子を圧着する必要があります。端子の圧着にはちょっとした経験と工具が必要で、小規模なプロジェクトではハードルが高いかもしれません。そのため、ケーブルの片方にコネクタを圧着したケーブルを準備しています。ケーブルのもう片方は切り落としになっていて、任意のセンサやスイッチをはんだ付けして使うことができます。

ドキュメント

現在は開発用のレポジトリのWikiにドキュメントをまとめる作業を進めています。
https://github.com/kanta/STEP400_prototype/wiki/ホーム

ファームウェア、設定ツール、ハードウェアの設計ファイルはこちらをご参照下さい。
https://github.com/kanta/STEP400_prototype/tree/master/rev4

こちらはプロトタイプ開発用のリポジトリですので、今後整理したうえで新しい場所へ移行する予定です。

Features & Specifications

  • MCU: Microchip ATSAMD21G18A
  • Ethernet controller: Wiznet W5500
  • Stepper driver: STMicroelectronics PowerSTEP01
  • DC-DC converter: ROHM BD9G341AEFJ
  • Axes: 4
  • Applicable motor: Bi-polar stepper motor
  • Input voltage: 12-72 V
  • Maximum phase current: 5 A (under ideal conditions)
  • Power input terminal: M3 screw terminal
  • Stepper output terminal: 3.81 mm euro style terminal block
  • Sensor input terminal: 8 JST XA (B03B-XASK-1)

Weekly Updates

#01 ステッピングモータの便利な点
#02 【映像】プログラミング環境やアプリケーションから動かした例
#03 機構部品の第一歩
#04 産業用ドライバ vs STEP400

Back to top