Плавный разгон шаговика: интервал шага на millis

Каретка плоттера на NEMA17 с места ревела и стояла: скетч подавал шаги с интервалом 800 микросекунд — 1250 шагов в секунду — и ротор просто не успевал за полем. Срыв шагов на старте выглядит всегда одинаково: мотор гудит, вал дрожит или стоит, счётчик шагов отсчитывает несуществующее движение. Снизишь скорость — на старте едет, но весь маршрут ползёт как больной, а головка на 333 шагах в секунду чертит квадрат полчаса. Классический тупик новичка: либо медленно всегда, либо быстро никогда.

Выход — трапеция: стартуем с интервала, где момент в запасе, и укорачиваем его по ходу разгона; перед целью зеркально растягиваем, чтобы ротор успел затормозить. Библиотека AccelStepper умеет это из коробки — там про неё отдельный урок — но механизм стоит увидеть руками: он помещается в двадцать строк и живёт на micros(), не блокируя ничего. Ниже — скетч для пары STEP/DIR драйвера A4988: разгон, полёт, торможение, и мотор, который наконец едет быстро.

Скорость шаговика без библиотек — это интервал между фронтами на пине STEP: 3000 микросекунд — 333 шага в секунду, 800 — уже 1250. Разгон — не «включить скорость», а честно меняемая переменная: каждый шаг interval уменьшается на 25 мкс, и через 88 шагов мотор выходит на максимум. Почему старт с 3000: на низкой частоте ротор успевает следовать за полем даже с грузом, момент в запасе; к 800 мкс инерция уже раскручена, и она несёт вал через зону, где момент уже слаб. Сорвать шаги можно и на разгоне — если укорачивать интервал быстрее, чем ротор набирает обороты: 25 мкс за шаг — эмпирика, проверенная на каретке в триста грамм, для тяжёлого стола режьте до 10-15.

Торможение — та же арифметика, запущенная в обратную сторону, и стартует оно не «на глаз», а по остатку пути: сколько шагов ушло на разгон, столько и нужно на остановку. Если тормозить позже — проскочим цель; раньше — потеряем скорость зря. Никаких delay() и никаких циклов ожидания: loop() опрашивает micros() и между шагами успевает делать всё остальное — тот же принцип, что в уроке про millis-планировщик шагов.

Вся физика — в двух строках с interval. Строка тормоза сравнивает остаток пути с числом шагов, уже потраченных на разгон: (3000 − 800) / 25 + 1 = 89 шагов. Пока до цели больше 89 — разгоняемся, дальше — тянем интервал обратно к 3000, и на последнем шаге мотор приходит в цель уже практически стоя. Отсюда же берётся и честная остановка: pos == target при растянутом интервале — ротор никуда не проскочил.

Два digitalWrite подряд дают фронт на STEP длиной в несколько микросекунд — A4988 требуется от одной, запас есть даже на 16 МГц. Направление задаётся один раз уровнем на DIR, поэтому мотор обязан останавливаться для разворота: реверс с полного хода без торможения — верный срыв шагов, про цену резких разворотов у нас есть урок про рывок. Если захотите готовое с косинусными профилями и плавными стопами — AccelStepper ждёт, но менять ACCEL под вес железа вы теперь умеете и без неё.