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是齿对槽(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
电机的转速与脉冲频率成正比,电机转过的角度与脉冲数成正比。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:
- /* USER CODE BEGIN Header */
- /**
- ******************************************************************************
- * @file : main.c
- * @brief : Main program body
- ******************************************************************************
- * @attention
- *
- * Copyright (c) 2022 STMicroelectronics.
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- *
- * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
- * in the root directory of this software component.
- * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
- *
- ******************************************************************************
- */
- /* USER CODE END Header */
- /* Includes ------------------------------------------------------------------*/
- #include "main.h"
- #include "tim.h"
- #include "gpio.h"
-
- /* Private includes ----------------------------------------------------------*/
- /* USER CODE BEGIN Includes */
-
int count;
- /* USER CODE END Includes */
-
- /* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
- /* USER CODE BEGIN PTD */
-
- /* USER CODE END PTD */
-
- /* Private define ------------------------------------------------------------*/
- /* USER CODE BEGIN PD */
-
- /* USER CODE END PD */
-
- /* Private macro -------------------------------------------------------------*/
- /* USER CODE BEGIN PM */
-
- /* USER CODE END PM */
-
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