Slider Motorizado para Câmera com Bluetooth e Arduino para Tomadas Cinematográficas Suaves

Diagrama de Ligação

Conectamos motor NEMA17, driver A4988, Arduino UNO e bateria 12V 3A Li-Ion.

Código Arduino para Teste

Instalação da Biblioteca AccelStepper

No Arduino IDE: Sketch → Incluir Biblioteca → Gerenciar Bibliotecas..., procure "AccelStepper" e instale a de Mike McCauley.

Código de Teste (Bounce)

// Teste de bounce do motor de passo
// Move o motor de um limite ao outro
// Copyright (C) 2020 makesomestuff.org

#include <AccelStepper.h>
#define stepPin 2
#define dirPin 3

AccelStepper stepper(AccelStepper::DRIVER, stepPin, dirPin);

void setup() {
  stepper.setMaxSpeed(100);
  stepper.setAcceleration(20);
  stepper.moveTo(500);
}

void loop() {
  if (stepper.distanceToGo() == 0)
    stepper.moveTo(-stepper.currentPosition());
  stepper.run();
}

Lógica: Inicializamos objeto AccelStepper com pinos 2 (step) e 3 (dir). No setup(), definimos velocidade máxima 100 passos/s, aceleração 20 passos/s², e posição alvo 500 passos. No loop(), se chegou ao destino, inverte a direção; caso contrário, continua rodando.

Controle Total Sem Fio do Slider

Após testar o hardware, passamos ao aplicativo móvel para controle remoto e ao código Arduino que recebe comandos via Bluetooth.

Construção do Aplicativo Móvel

Usei o MIT App Inventor para criar app Android nativo com blocos de programação visual. O código-fonte é open-source — livre para editar e compartilhar.

A imagem abaixo explica a função de cada botão:

O app comunica-se com o slider via Bluetooth. O próximo passo é conectar o módulo HC-05 ao circuito e carregar o código que estabelece essa comunicação.

Diagrama de Ligação com Bluetooth

Conectamos o HC-05 ao circuito anterior. O HC-05 pode atuar como mestre ou escravo (diferente do HC-06, só escravo), permitindo conexão entre dois Arduinos. É um módulo SPP (Serial Port Protocol) — comunica via Serial. Conexões:

• Tx (Arduino) → Rx (HC-05)
• Rx (Arduino) → Tx (HC-05)
• 5V (Arduino) → VCC (HC-05)
• GND (Arduino) → GND (HC-05)

Esquemático e Fabricação da PCB

Projetei um shield Arduino UNO personalizado que organiza todos os componentes sem fios soltos. Basta soldar os componentes no shield, encaixar HC-05, A4988 e bateria, e plugar no Arduino.

Fabriquei na PCBWay — qualidade excelente, chegou ao Egito em poucos dias por apenas $5. Acompanhei todo o processo online no painel da conta.

Arquivos da PCB e pedido disponíveis no site da PCBWay.

Código Arduino e Comunicação Bluetooth

/*
 TODO: Permitir escolha do modo microstep do driver
 TODO: App perguntar homing position e microstepping só no início
 TODO: Código iterar homing e microstepping só uma vez no setup()

 DADOS:
 seta esquerda → 1
 seta direita → 2
 botão stop → 3
 comprimento trilho (1-1000cm) → (201-1200)
 aceleração: Muito Alta→14, Alta→11, Média→12, Baixa→13, Muito Baixa→15
 velocidade (1-4000 passos/s) → (5001-9000)
 partida atrasada true → 7, false → 8
 homing esquerda → 16, homing direita → 17
 movimento Suave → 18, Muito Suave → 19
 1301-2300 → configuração de trilho
*/

#include <MultiStepper.h>
#include <AccelStepper.h>

#define stepPin 2
#define dirPin 3

bool homingPositionFlag = false;
int startupSetupFlag = 0;
bool delayedStart = false;

int incomingData = 0;
int movementDistance = 50;
long steps = 0; // 50cm trilho padrão @1/8 microstep
int microStepResolution = 0; // 4 ou 16
long railLength = 0;
int sliderSpeed = 10;

AccelStepper stepper(AccelStepper::DRIVER, stepPin, dirPin);

void setup() {
  pinMode(stepPin, OUTPUT);
  pinMode(dirPin, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);

  stepper.setMaxSpeed(10.00);
  stepper.setAcceleration(500.00);

  while (startupSetupFlag < 3) {
    if (Serial.available() > 1) {
      unsigned int dataOne = Serial.read();
      unsigned int dataOne1 = Serial.read();
      unsigned int incomingData = (dataOne1 * 256) + dataOne;

      // Homing
      if (incomingData == 16) { // esquerda
        stepper.setCurrentPosition(steps);
        homingPositionFlag = false;
        startupSetupFlag++;
      } else if (incomingData == 17) { // direita
        stepper.setCurrentPosition(-(steps));
        homingPositionFlag = true;
        startupSetupFlag++;
      }

      // Microstep resolution
      if (incomingData == 18) {
        microStepResolution = 4; // 1/4
        startupSetupFlag++;
      } else if (incomingData == 19) {
        microStepResolution = 16; // 1/16
        startupSetupFlag++;
      }

      // Comprimento do trilho
      if (incomingData >= 1301 && incomingData <= 2300) {
        railLength = incomingData - 1300; // cm
        if (microStepResolution == 4) {
          steps = ((6100L * railLength) / 50L);
          startupSetupFlag++;
        } else if (microStepResolution == 16) {
          steps = ((25000L * railLength) / 50L);
          startupSetupFlag++;
        }
      }
    }
  }
}

void loop() {
  if (Serial.available() > 1) {
    unsigned int dataOne = Serial.read();
    unsigned int dataOne1 = Serial.read();
    unsigned int incomingData = (dataOne1 * 256) + dataOne;

    // Controle do motor
    if (incomingData == 1 && !stepper.isRunning() && stepper.currentPosition() != 6050 && homingPositionFlag) {
      if (delayedStart) delay(15000);
      stepper.setCurrentPosition(0);
      stepper.moveTo(steps);
      homingPositionFlag = false;
    }
    else if (incomingData == 2 && !stepper.isRunning() && stepper.currentPosition() != -6050 && !homingPositionFlag) {
      if (delayedStart) delay(15000);
      stepper.setCurrentPosition(0);
      stepper.moveTo(-(steps));
      homingPositionFlag = true;
    }
    else if (incomingData == 3 && stepper.isRunning()) {
      homing();
    }

    // Velocidade máxima
    else if (incomingData >= 5001 && incomingData <= 9000) {
      sliderSpeed = incomingData - 5000;
      stepper.setMaxSpeed(sliderSpeed);
    }

    // Partida atrasada
    else if (incomingData == 7) delayedStart = true;
    else if (incomingData == 8) delayedStart = false;

    // Distância de movimento
    else if (incomingData >= 201 && incomingData <= 1200) {
      movementDistance = incomingData - 200;
      if (microStepResolution == 4)
        steps = ((6100L * movementDistance) / 50L);
      else if (microStepResolution == 16)
        steps = ((25000L * movementDistance) / 50L);
    }

    // Aceleração
    else if (incomingData == 11 && !stepper.isRunning()) stepper.setAcceleration(3000); // Alta
    else if (incomingData == 12 && !stepper.isRunning()) stepper.setAcceleration(1000); // Média
    else if (incomingData == 13 && !stepper.isRunning()) stepper.setAcceleration(500);  // Baixa
    else if (incomingData == 14 && !stepper.isRunning()) stepper.setAcceleration(4000); // Muito Alta
    else if (incomingData == 15 && !stepper.isRunning()) stepper.setAcceleration(10);   // Muito Baixa
  }
  stepper.run();
}

void homing() {
  homingPositionFlag = (stepper.currentPosition() > 0);
  stepper.moveTo(0);
}

Lógica do Código

Usamos a biblioteca AccelStepper, que oferece interface orientada a objetos para controle preciso de motores de 2, 3 ou 4 pinos.

Ao conectar o app ao slider, ele pergunta a resolução de microstep do driver A4988. O slider suporta apenas 1/4 (Suave) e 1/16 (Muito Suave). Escolher modo errado afeta cálculos de distância e pode fazer a câmera bater nos limites.

• 1/4 → Suave
• 1/16 → Muito Suave

O código define a posição de homing (esquerda ou direita). Ao clicar em homing esquerda/direita, um dado específico é enviado ao Arduino.

Em seguida, define quantos passos o motor deve dar sem bater nos limites. Lê e salva o comprimento do trilho inserido no app. Com base na resolução de microstep e no comprimento, calcula o número de passos para atingir os limites sem colisão.

No loop(), lê dados do app e executa ações: mover horário, anti-horário, parar e voltar ao início, alterar velocidade, etc.

Guia do Usuário e Solução de Problemas

Após conectar a fonte 12V ao Arduino (que alimenta também o shield), ligue o Bluetooth no celular, pareie com o HC-05, abra o app e pressione "Press here to connect with Cairo camera slider". Selecione o dispositivo HC-05 na lista.

Após conectar, o app faz perguntas de configuração:

1. Resolução de microstep: Suave (1/4) ou Muito Suave (1/16). Selecione conforme configurado no driver A4988. Modo errado → funcionamento incorreto.

2. Comprimento do trilho em cm: No meu caso, 50cm.

3. Posição de homing do carro da câmera: Coloque o carro em uma das extremidades (esquerda ou direita). No meu caso, extremidade esquerda.

Importante: Se o carro estiver no meio do trilho ao iniciar, ele baterá nos limites ao mover.

Após a configuração, o app mostra os parâmetros definidos. Clique OK e seu slider Cairo estará pronto para uso.

Slider Cairo em Ação

O slider funciona suavemente, permitindo movimentos cinematográficos controlados remotamente via smartphone.

Código Completo

O código final completo está disponível na seção de código do projeto original.

Peças Personalizadas e Gabinetes

Arquivos CAD disponíveis no Thingiverse.

Esquemáticos