Библиотека AccelStepper: установка, пример кода и плавный разгон

Stepper.h против AccelStepper: сравнение без розовых очков

Штатная библиотека из состава Arduino IDE шагает функцией step(): она вернёт управление только когда вал докрутит до заданной позиции. У 28BYJ-48 редуктор 64:1 даёт 2048 полных шагов на оборот, и на скромных 10 об/мин один поворот вала занимает шесть секунд, в которые плата глуха к кнопкам, Serial и датчикам. AccelStepper построена на противоположной идее: вы дёргаете run() на каждом проходе loop(), а она решает, пора ли выдать следующий импульс, и сразу возвращает управление. Разгон встроен в ядро: мотор выезжает на целевую скорость по кривой с заданным ускорением, и вал перестаёт срываться на старте. Что творится внутри счётчика шагов и почему торможение считают от остатка пути — разобрано в уроке про устройство AccelStepper, а здесь — таблица по бытовым критериям.

Потолок в 4000 шагов в секунду — не перестраховка: на каждом шаге библиотека успевает посчитать новую скорость по кривой разгона, и при 16 МГц это честный предел для одного мотора на Uno. Отсюда правило: setMaxSpeed() и setAcceleration() вызывают один раз в setup() — каждая смена параметров пересчитывает профиль с нуля, и мотор дёргает вал, как будто его тянут за рукав. Скорость на лету меняют на границах движений, а не в каждом проходе loop().

Установка и первый скетч: 28BYJ-48 через ULN2003

Ставится библиотека из менеджера: Sketch → Include Library → Manage Libraries, в поиске набираете AccelStepper, автор Mike McCauley, кнопка Install. Оффлайн-вариант — архив с сайта автора, распаковывается в папку libraries/ с сохранением структуры. Самая частая связка для старта — мотор 28BYJ-48 с платой ULN2003 на пяти проводах: питание 5 В и четыре сигнальных провода на пины D8, D10, D9, D11. Порядок идёт крест-накрест, потому что фазы мотора расшиты не по порядку выводов платы: в прямом подключении вал гудит на месте, и это первый затык каждого второго новичка.

#include <AccelStepper.h>
 
// HALF4WIRE — полушаг четырёхфазного мотора: 4096 позиций на оборот.
// Порядок пинов IN1, IN3, IN2, IN4 — не опечатка: фазы ULN2003 идут крест-накрест
AccelStepper stepper(AccelStepper::HALF4WIRE, 8, 10, 9, 11);
 
void setup() {
  stepper.setMaxSpeed(500);       // полушагов в секунду — комфортный потолок 28BYJ-48
  stepper.setAcceleration(250);   // полушагов в секунду за секунду
  stepper.moveTo(4096);           // ровно один оборот вала
}
 
void loop() {
  stepper.run();                  // выдал шаг — и сразу вернулся в loop()
  // сюда ставят кнопки, датчики и Serial: loop() не блокируется
}

Число 4096 в moveTo() — это полушаги: редуктор 64:1 умножается на 32 полушага ротора, и вся математика сводится к счёту до оборота. Заданные 500 полушагов в секунду дают около 7 оборотов в минуту — медленно, зато с полным моментом и без срывов; физический потолок 28BYJ-48 на 5 В — 10-15 об/мин, выше вал срывает шаги. Ждёте быстрее? Это уже территория NEMA17 с драйвером STEP/DIR — про схему, ток по Vref и микрошаги у нас есть отдельный урок про подключение A4988.

NEMA17 через A4988: режим DRIVER и микрошаги

У NEMA17 платы ULN2003 нет — обмотками распоряжается драйвер: Arduino отдаёт ему только импульсы STEP и направление DIR, а делением шага и током занимается железо. Для таких схем у AccelStepper есть режим DRIVER, и вся разница — в единицах: при перемычках на деление 1/16 один оборот вала равен 200 × 16 = 3200 «шагов» в счёте библиотеки, поэтому setMaxSpeed(800) означает 800 микрошагов в секунду, то есть 15 об/мин. Забыли про множитель — и мотор едет в шестнадцать раз медленнее ожидаемого, а счётчик позиций врёт на все микрошаги сразу.

#include <AccelStepper.h>
 
// DRIVER — драйвер сам считает микрошаги, Arduino отдаёт только STEP и DIR
AccelStepper motor(AccelStepper::DRIVER, 3, 4);
 
void setup() {
  motor.setMaxSpeed(800);          // микрошагов в секунду при делении 1/16
  motor.setAcceleration(400);
  motor.moveTo(3200);              // один оборот NEMA17: 200 шагов × 16 микрошагов
}
 
void loop() {
  motor.run();
  if (motor.distanceToGo() == 0) {
    motor.moveTo(-motor.currentPosition());   // доехали — разворачиваемся
  }
}

run, runSpeed и runToPosition: где блокировка, а где свобода

Три вызова путают чаще всего. run() — основной режим: профиль разгона активен, мотор идёт к цели из moveTo(), а loop() между шагами остаётся свободным. runSpeed() — упрощённый: вал крутится с постоянной скоростью без разгона, счёт дешевле, ниша — вращение без позиционных целей вроде вентилятора или кормушки. А вот runToPosition() — блокирующая обёртка: внутри она крутит run() в цикле до достижения цели и вернёт управление только на позиции, так что место ей в setup(), где механизм приводят в исходную точку. Неблокирующая очередь из нескольких движений собирается на связке moveTo() + run() + distanceToGo(): счётчик добрался до нуля — ставите следующую цель; готовый конечный автомат разобран в уроке про очередь движений.

• Мотор стоит — setMaxSpeed() не вызван: по умолчанию скорость нулевая, и run() молчит, хотя moveTo() уже задан
• Вал гудит и не проворачивается — провода ULN2003 подключены по порядку вместо креста IN1, IN3, IN2, IN4
• Старт с рывком и срывом шагов — setAcceleration() забыта или скорость выше, чем тянет питание драйвера
• Скорость плавает и мотор дёргается — setMaxSpeed()/setAcceleration() вызываются в каждом проходе loop() и пересчитывают профиль заново
• Кнопки «перестали работать» — в loop() попал блокирующий runToPosition(): оставьте его для setup() и первичной парковки

Частые вопросы