sistema que tienes: rodamiento 608ZZ + NEMA17 con caja planetaria 5:1 + hub hecho a medida + TMC2209 (UART) + 2 finales de carrera. Incluye los cálculos exactos (grados / pasos / torque), el cableado esencial, comportamiento de software y checklist de puesta en marcha.

1 — Datos físicos básicos (tu caso)

• Masa de la pantalla: 0,53 kg.

• Dimensiones aproximadas: 280 × 210 × 55 mm.

• Asunción (peor caso): eje en el borde → distancia centro de masa al eje ≈ 0,14 m (media del lado largo).

• Rodamiento elegido: 608ZZ (8 × 22 × 7 mm).

• Motor comprado: NEMA17 + caja planetaria 5:1 (ver nota de ratio más abajo).

• Driver: TMC2209 v1.3 en UART.

• Microcontrolador: Arduino Pro Micro (USB-Serial para RetroBat).

• Finales de carrera: 2 (HOME = 0°; VERT = 90°).

2 — Cálculo del par gravitatorio (número exacto)

Queremos saber el par que debe sostener el eje si la pantalla está anclada por el borde.

1. Fuerza debida a la gravedad:

   • m = 0,53 kg

   • g = 9,81 m/s²

   • F = m × g = 0,53 × 9,81 =
     0,53 × 9,81 → hago el producto paso a paso:
     9,81 × 0,5 = 4,905
     9,81 × 0,03 = 0,2943
     suma = 4,905 + 0,2943 = 5,1993 N

   • F = 5,1993 N

2. Par = F × r = 5,1993 × 0,14 =

   • 5,1993 × 0,1 = 0,51993

   • 5,1993 × 0,04 = 0,207972

   • suma = 0,51993 + 0,207972 = 0,727902 N·m

→ Par gravitatorio ≈ 0,7279 N·m (≈ 0,73 N·m).

Regla de diseño: usa factor de seguridad ×2 → objetivo de diseño ≈ ≥ 1,5 N·m en salida del reductor.

3 — Par disponible con NEMA17 + planetaria 5:1

• Supongamos torque nominal sin reductor del NEMA17 ≈ 0,52 N·m (modelo típico 17HS19).

• Si la ratio nominal real es 5.18:1 (algunos PG5 son 5.18):

  • Par salida ≈ 0,52 × 5,18 =
    0,52 × 5 = 2,60
    0,52 × 0,18 = 0,0936
    suma = 2,60 + 0,0936 = 2,6936 N·m

• Si la ratio fuera exactamente 5:1:

  • Par salida ≈ 0,52 × 5 = 2,6 N·m

→ Resultado: con la planetaria tienes ≈ 2,6–2,69 N·m en salida, claramente por encima del objetivo 1,5 N·m. Holgura amplia.

Conclusión: la caja planetaria es sobredimensionada para seguridad y para compensar pérdidas/perfil dinámico — perfecto.

4 — Pasos por 90° (microstepping y ratio)

Necesitas saber cuántos pulsos STEP para mover 0°→90°.

Variables base:

• Motor: 200 pasos / rev (1,8°/paso).

• Microstepping elegido: 1/16 (configurado por UART en TMC2209).

• Gearbox ratio: puede ser 5:1 o 5.18:1 — usa el número que indique tu caja (marca).

Cálculo A — si ratio = 5.18:

1. Pasos motor por rev = 200

2. Microsteps por rev motor = 200 × 16 = 3200

3. Pasos por 1 rev salida = 3200 × 5,18 =
   3200 × 5 = 16000
   3200 × 0,18 = 576
   suma = 16000 + 576 = 16576 pasos por 360° salida

4. Pasos por 90° = 16576 / 4 = 4144 pasos

Cálculo B — si ratio = 5.00:

1. 200 × 16 = 3200

2. 3200 × 5 = 16000 pasos por 360° salida

3. Pasos por 90° = 16000 / 4 = 4000 pasos

Conclusión práctica:

• Si tu caja es 5.18:1 → usa STEPS_90 = 4144.

• Si es 5:1 → usa STEPS_90 = 4000.
  (Confirma la relación exacta serigrafiada en la caja para elegir el número correcto en firmware.)

5 — Velocidad y temporización (ejemplos)

Si quieres que el giro dure 1,5 s:

• Para 4144 pasos → pasos/s = 4144 / 1,5 = ≈ 2762,67 pasos/s.

• Para 4000 pasos → pasos/s = 4000 / 1,5 = ≈ 2666,67 pasos/s.

Con microstepping 1/16 y TMC2209 en StealthChop esto es razonable; empieza por 1.5–2 s y ajusta.

Recomendación: hacer rampa de aceleración (accel) en firmware para evitar pérdidas de pasos; usa AccelStepper (Arduino) o implementa rampas en tu loop.

6 — Hardware y cableado esencial (resumen)

Piezas principales

• NEMA17 + caja planetaria 5:1 (ya comprado).

• Rodamiento 608ZZ (ya comprado).

• Hub/disco con asiento para 608 (impreso o comprado).

• TMC2209 v1.3 (UART).

• Arduino Pro Micro (USB-Serial).

• Fuente 12 V (2 A recomendada).

• 2 finales de carrera (micro-switch) para 0° y 90°.

• Cables, tornillería, acoplamiento eje → hub.

Wiring básico (propuesto):

• VMOT (TMC) → +12V

• GND (TMC) ↔ GND (Fuente) ↔ GND (Pro Micro)

• VIO (TMC) → VCC (Pro Micro 5 V) ó 3.3V si usas lógica 3.3V (ajustar)

• STEP (TMC) → pin STEP (Pro Micro)

• DIR (TMC) → pin DIR (Pro Micro)

• EN (TMC) → pin EN (Pro Micro) opcional

• PDN_UART (TMC TX/RX pins) ↔ Pro Micro TX/RX (con resistor 1 kΩ en la línea TX→PDN_UART si recomienda el módulo)

• ENDSTOP_HOME → pin input pullup (ej. D7)

• ENDSTOP_90 → pin input pullup (ej. D6)

(Ajusta pines concretos según sketch que cargues.)

7 — Software: comportamiento y lógica clave

Comandos USB (por puerto serie):

• ROTATE_V o VERTICAL → mover a 90°

• ROTATE_H o HORIZONTAL → mover a 0°

• HOME → hacer homing

Algoritmo recomendado en MCU:

1. Al encender → ejecutar homing: moverse lentamente hacia HOME hasta pulsar switch; hacer back-off y volver despacio para homing desde la misma dirección (compensar backlash). Fijar pos_actual = 0.

2. Al recibir ROTATE_V:

   • Si pos_actual == 1 → no hacer nada.

   • Si pos_actual == 0 → realizar movimiento a STEPS_90 con rampa y reduce velocidad al final; parar si se activa final 90. Actualizar pos_actual = 1.

3. Al recibir ROTATE_H: análogo hacia 0.

4. Si se detecta final de carrera inesperado durante movimiento → detener de inmediato y re-homing si hace falta.

5. Opcional: guardar posición en EEPROM al cambiar (por si reinicio).

Ajustes TMC2209 (por UART):

• microsteps(16) + interpolate(true) (interpolación a 256)

• en_spreadCycle(false) para StealthChop quieto si quieres silencio

• corriente RMS inicial: empieza por ~70–80% del nominal del motor (ver nota Vref/calibración si no usas UART para corriente).

8 — Homing & backlash (práctica)

• Homing desde misma dirección reduce efecto backlash de la planetaria.

• Procedimiento: moverse a velocidad baja hasta detectar HOME; retroceder 20–40 micropasos; acercarse de nuevo a baja velocidad hasta contacto. Marcar 0.

• Para la posición 90°, usar final de carrera para confirmar. No confiar sólo en conteo de pasos (la final añade robustez).

9 — Seguridad y recomendaciones prácticas

• Rodamiento 608 debe quedar fijo en el soporte (su pista exterior atornillada a la estructura). El eje gira dentro de la pista interior.

• Usa hub metálico o impreso en PETG/ASA reforzado; si imprimes en PLA refuerza con tornillos y epoxy.

• Añade amortiguador de goma en toques a finales para evitar impacto.

• Comprueba temperatura del driver y motor tras 1–2 minutos de uso; si están calientes reduce corriente.

• Poner un interruptor maestro que corte 12 V para mantenimiento.

• Si quieres que la pantalla no pueda caer con pérdida de energía, añade freno mecánico o usa worm gear (no imprescindible con planetaria, pero si quieres seguridad absoluta).

10 — Ejemplo rápido de parámetros concretos a poner en firmware

• MICROSTEP = 16 (por UART)

• GEAR_RATIO = 5.18 (confirma en tu caja)

• STEPS_90 = int(200 * MICROSTEP * GEAR_RATIO / 4) → si GEAR=5.18 → STEPS_90 = 4144

• STEP_DELAY ajustable para velocidad: empieza con delayMicroseconds(900) (≈1100 pasos/s por pulsos; ajustar) — mejor usar librería AccelStepper y fijar setMaxSpeed(3000) y setAcceleration(2500).

• Curriente TMC2209: rms_current ≈ 0.8 A (ajusta según motor). Con TMCStepper en Arduino: driver.rms_current(800);

11 — Checklist de puesta en marcha (orden práctico)

1. Monta hub + rodamiento 608 en el soporte y fija la pantalla provisionalmente (prueba con cinta).

2. Monta NEMA17+PG5 al chasis; acopla eje con hub; aprieta grub screw.

3. Conecta TMC2209 y Pro Micro (GND común). No pongas la pantalla aún.

4. Ajusta corriente inicial baja en el driver por UART o Vref seguro.

5. Prueba homing sin carga (solo placa trasera). Ajusta dirección de endstop si es necesario.

6. Prueba movimiento 90° a baja velocidad (2–3 s). Observa vibraciones/pérdida de pasos.

7. Monta la pantalla definitivamente con epoxi estructural (Araldite) o con tornillos si la carcasa lo permite. Deja curar.

8. Prueba con la pantalla montada: 10 ciclos 0°↔90°. Verifica temperatura motor/driver.

9. Integra con RetroBat: script llama rotate.bat ROTATE_V antes de lanzar, y rotate.bat ROTATE_H al salir.

10. Opcional: registrar eventos y fallback (si final no detectado en X segundos → stop + rehome).