【STM32】实战3.1—用STM32与TB6600驱动器驱动42步进电机(一)

目录

0 参考资料出处

1 实验预期效果

2 硬件学习

2.1 TB6600驱动器

 2.1.1 通过拨码开关设定细分与电流

2.1.2 共阴共阳接线法

2.2 开关电源(AC转DC变压器)& 电源线

2.3 42步进电机

2.3.1 基本知识

2.3.2 转速细分控制

2.3.3 满步、半步、微步驱动原理

3 软件配置与硬件接线

3.1 STM32CubeMX的配置

3.1.2 配置引脚PA1

3.2 驱动器的接线方式

3.3 细分与电流调节

4 代码编写

5 最终效果 

6 附录

6.1 TB6600驱动器

6.1.1 驱动器功能

?6.1.2 接线

6.1.3 常见故障及对策

6.2 42步进电机尺寸图与内部结构


0 参考资料出处

参考博客:
        1、利用STM32F103精确控制步进电机_jl_mlh的博客-CSDN博客_stm32控制步进电机;

        2、图文介绍步进电机的满步、半步、微步驱动原理-深圳东么川伺服控制有限公司;

        3、【STM32】stm32驱动TB6600控制42/57步进电机的案例(TIM中断和PWM实验)_创客协会的阿蛋°的博客-CSDN博客_stm32驱动42步进电机程序;

        4、STM32之TIM定时器驱动42步进电机-驱动器型 TB6600_为丽力的博客-CSDN博客_stm32驱动42步进电机;

参考论文:

        1、侯艳霞. 混合式步进电机工作原理及其PLC控制;

1 实验预期效果

        完成步进电机的正转(不通过串口控制、非可移动供电)。

2 硬件学习

2.1 TB6600驱动器

        某宝店家提供资料如下:        

 2.1.1 通过拨码开关设定细分与电流

2.1.2 共阴共阳接线法

共阴:

        驱动器  ——  stm32

        DIR- 与 PUL-  ——  GND
        DIR+ —— 方向引脚
        PUL+ —— 脉冲引脚

共阳:

        驱动器  ——  stm32

        DIR+ 与 PUL+  ——  +5V
        DIR- —— 方向引脚
        PUL- —— 脉冲引脚

2.2 开关电源(AC转DC变压器)& 电源线

2.3 42步进电机

 

2.3.1 基本知识

        由商家提供资料可知:42步进电机的相数为2(A、B两相,每相并联支路数为2,每条支路串联2个线圈)步距角为1.8°(满步时)转子齿数为50。   

 

        每拍只有一相绕组通电,四拍构成一个循环。上图中,定子的B相通电,磁极2的5个齿与转子齿对齿(如下图4),由分析可知,磁极6也同转子齿对齿,而磁极4和8齿对槽(如下图2)。旁边的A相绕组的磁极3的5个齿和转子齿有1/4齿距的错位(如下图3),即1.8°(360°/50/4)

        当B相断电A相通电时,磁极3产生N极性,吸合离它最近的S极转子齿,使得转子沿顺时针方向转过1.8°,实现磁极3和转子齿对齿,此时磁极4和转子齿有1/4齿距的错位

        依次类推若继续按四拍的顺序通电,转子就按顺时针方向一步一步地转动,每通电一次(即每来一个脉冲)转子转过1.8°,即称步距角为1.8°,转子转过一圈需要360°/1.8° =200个脉冲。与表相符。 

【参数及公式可参阅文章:利用STM32F103精确控制步进电机_jl_mlh的博客-CSDN博客】 

        ① 拍数(N=km)——每一次循环所包含的通电状态数(电机转过一个齿距角所需脉冲数);
             单拍制(k=1)——拍数 = 相数双拍制(k=2)——拍数 = 相数的两倍; 

        ② 相数(m)——即电机内部的线圈组数。如果使用细分驱动器,则相数将变得没有意义,只需在驱动器上改变细分数,就可以改变步距角

        ③ 转子齿数(Zr)

        ④ 步距角(θs)——步进机通过一个电脉冲转子转过的角度;

        ⑤ 转速(n)

2.3.2 转速细分控制

        电机的转速脉冲频率成正比,电机转过的角度脉冲数成正比。所以控制脉冲数和脉冲频率就可以精确调速。

         f:脉冲频率;θs:步距角;X:细分值;n:转速(rad/s)。

        若已知步距角=1.8°,细分值=32,想要达到1rad/s的转速(每秒转一圈),则脉冲频率=1*32*360/1.8=6400,即6400个脉冲为一转,与所给表相符合。

2.3.3 满步、半步、微步驱动原理

【该部分摘自文章:图文介绍步进电机的满步、半步、微步驱动原理】 

        满步驱动(单拍满步驱动和双拍满步驱动 ):

        半步驱动:

        半步驱动的好处是提高分辨率,但是缺点是扭矩只有满步驱动的70%,当然,也可以通过优化线圈中电流大小,来提高半步驱动扭矩。 

        微步驱动: 

        图上英文为:With maximum power in phase A, phase B is at zero. The rotor will line up with phase A. As current to phase A decreases, it increases to phase B. The rotor will take small steps towards phase B until phase B is at its maximum and phase A is at zero. The process then continues around the other phases.

        翻译过来大致意思就是:A线圈开始有最大电流,B线圈电流为0,转子指向A线圈。如果A线圈电流慢慢减小,B线圈电流慢慢增大,转子就会慢慢的转向B线圈。

        宏观来看,A、B线圈的电流变化都接近于三角函数曲线。电流每一步变化的大小,则决定了微步运动的大小。虽然步数越多,运动越平滑,但是扭矩也会相应的减小。

        电流每一步的变化的大小,决定了微步运动的大小,右上图为1/4,1/8,1/16微步电流变化示意图。 

        微步运动举例:在图1中,A线圈通满电流,图2中A线圈通最大电流的0.92倍,而B线圈通最大电流的0.38倍,实现22.5°旋转。同理,图3中,A和B线圈同时通最大电流的0.71倍,可以实现45°旋转。

       步数越多,可以获得越平滑的运动,噪声也越小不容易失步(丢步),但是代价就是扭矩大大减小

3 软件配置与硬件接线

3.1 STM32CubeMX的配置

【基础配置见【STM32】1—零基础硬件软件配置 & 完成LED的闪烁_ココの奇妙な冒険的博客-CSDN博客_stm32配置软件】

        原理图: 

         其输出引脚为PA0。

3.1.2 配置引脚PA1

        因希望其正转,则将电平拉高:

3.2 驱动器的接线方式

        采用共阴接法:

3.3 细分与电流调节

        相关见2.1.1 

4 代码编写

【代码参考博客STM32之TIM定时器驱动42步进电机-驱动器型 TB6600_stm32驱动42步进电机】 

        在自动生成代码的基础上需在main.c中增加: 

         定义变量:

        开启PWM中断并拉高引脚(后者可省去):

         计数1000次后停转:

        总代码如下: 

        main.c: 


  1. /* USER CODE BEGIN Header */
  2. /**
  3. ******************************************************************************
  4. * @file : main.c
  5. * @brief : Main program body
  6. ******************************************************************************
  7. * @attention
  8. *
  9. * Copyright (c) 2022 STMicroelectronics.
  10. * All rights reserved.
  11. *
  12. * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
  13. * in the root directory of this software component.
  14. * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
  15. *
  16. ******************************************************************************
  17. */
  18. /* USER CODE END Header */
  19. /* Includes ------------------------------------------------------------------*/
  20. #include "main.h"
  21. #include "tim.h"
  22. #include "gpio.h"
  23. /* Private includes ----------------------------------------------------------*/
  24. /* USER CODE BEGIN Includes */
  25. int count;
  26. /* USER CODE END Includes */
  27. /* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
  28. /* USER CODE BEGIN PTD */
  29. /* USER CODE END PTD */
  30. /* Private define ------------------------------------------------------------*/
  31. /* USER CODE BEGIN PD */
  32. /* USER CODE END PD */
  33. /* Private macro -------------------------------------------------------------*/
  34. /* USER CODE BEGIN PM */
  35. /* USER CODE END PM */
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