简介：利用DM542对于桁架驱动步进电机SAMSR驱动，完成动态力学特性测试。利用ESP32的中断输出步进电机驱动信号，并对机械位置极限开关进行检测。在脉冲细分设置SW5,6,7,8 设置为OFF,ON,ON,ON的时候，机械全程行进脉冲量为10000.

关键词： 步进电机，桁架

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步进电机

目录
Contents

应用背景

步进电机接口

运行测试

运行框架

增加限位开关

时钟中断输出脉冲

行进脉冲数量

总结

§01 步进电机

1.1 应用背景

在一台模拟体外向外侧挤压模型机械上，有一台山社电机（SAMSR）及其驱动。在 利用ESP32驱动控制步进电机驱动器：MS2806 对配套的步进电机驱动器进行了初步的测试，但无法驱动电机运行。后来更换为DM542进行测试，反过来验证原来的驱动出现了问题。

▲ 图1.1.1 实验机械框架

为了更好地驱动该实验框架，对于这台步进电机的接口进行测试。

1.2 步进电机接口

该步进电机具有两个接口：

步进电机A,B相功率接口；
角度传感器接口；

1.2.1 A，B相线圈接口

电机线圈接口有四根电线，它们分别是：

A相：红，蓝
B向：绿，黑

▲ 图1.2.1 A,B线圈接口

1.2.2 角度传感器

根据MS2806驱动器外壳上的标示，可以看到电机的驱动器的角度传感器输出包括六条线。

▲ 图1.2.2 步进电机驱动器的外观

六条线包括：红、黑，蓝、蓝白、橙、橙白。

根据 定制日本信浓60闭环步进电机高精度编码器闭环伺服电机驱动器控制套装山社MS-2806驱动器 中对于山社步进电机角度传感器给出了接口的定义。

▲ 图1.2.3 传感器接口

（1）接口定义

▲ 图1.2.4 步进电机功能定义

（2）信号测量

工作电源：红、黑：+3.3V ~ 5V；

可以通过示波器查看到：A+,A-之间是反相关系； A+,B+之间相差90°关系。

下面是测量A+,B+，在手动旋转步进电机情况下的信号波形。

▲ 图1.2.5 测量A,B相的信号

1.3 运行测试

1.3.1 基本测试

通过输入数字，完成步进电机运行控制。

输入数字为正：滑轨打开，挤压往上；
输入数字为负：滑轨闭合，挤压往下；

（1）测试程序

from machine                import Pin,PWM
import timeled = Pin(5, Pin.OUT)
pulse = Pin(2, Pin.OUT)
dir = Pin(17, Pin.OUT)pulse.on()
dir.on()while True:keys = input('Input:')print(keys)if keys.replace('-', '').isdigit():number = int(keys)print(number)if number > 0:led.on()dir.on()else:led.off()dir.off()number = -numberif number > 0:for i in range(number):time.sleep_ms(1)pulse.off()pulse.on()time.sleep_ms(10)

（2）运行结果

▲ 图1.3.1 机械框架在运动

§02 运行框架

2.1 增加限位开关

为了保证框架在电机驱动下的运行安全，需要在移动端增加位置限位开关。另外一个方向上的极限，可以通过最大行进步数来保证。

2.1.1 限位开关

使用一个微触动开关的1,2之间的触点来感知框架运动的极限位置。

▲ 图2.1.1 限位开关

将1,2管脚引出，送入到控制板的IO口。使用胶水将开关固定在运动桁架的一段。

▲ 图2.1.2 限位开关固定位置

2.1.2 ESP32输入端口

实验控制平台使用的是 ESP32-S模块转接板设计与实现 ，将限位开关接入PIN16管脚。

▲ 图2.1.3 实验所使用的ESP32电路板

2.2 时钟中断输出脉冲

利用ESP32的定时器中断来输出脉冲并检测限位开关。

2.2.1 时钟中断输出脉冲

from machine                import Pin,PWM,Timer
import timeled = Pin(5, Pin.OUT)
pulse = Pin(2, Pin.OUT)
dir = Pin(17, Pin.OUT)
limit = Pin(16, Pin.IN)
pulse.on()
dir.on()STEP_MOTOR_NUMBER = 0
TimerCount = 0
def timerISR(t):global STEP_MOTOR_NUMBERglobal pulse,dir,limit,led,TimerCountTimerCount += 1if TimerCount >= 100:TimerCount = 0if led.value() > 0:led.off()else: led.on()if STEP_MOTOR_NUMBER == 0: returnif STEP_MOTOR_NUMBER > 0:dir.on()if limit.value() == 0:STEP_MOTOR_NUMBER = 0return;STEP_MOTOR_NUMBER -= 1pulse.off()pulse.on()elif STEP_MOTOR_NUMBER < 0:dir.off()pulse.off()pulse.on()STEP_MOTOR_NUMBER += 1tim0 = Timer(0)
tim0.init(period=1, mode=Timer.PERIODIC, callback = timerISR)while True:keys = input('Input:')if keys.replace('-', '').isdigit():number = int(keys)print(STEP_MOTOR_NUMBER)print(number)STEP_MOTOR_NUMBER = numbertime.sleep_ms(200)

2.2.2 测试效果

下面是在定时器中断输出脉冲波形控制下桁架运行情况。

▲ 图2.2.1 步进电机往返运动

测量得到的输出控制信号。

▲ 图2.2.2 输出控制信号波形

2.3 行进脉冲数量

按照现在SW5,6,7，8：设置为：0FF,ON,ON,ON，步进电机行进10000，完成机械最大行程。

※ 总结 ※

利用DM542对于桁架驱动步进电机SAMSR驱动，完成动态力学特性测试。利用ESP32的中断输出步进电机驱动信号，并对机械位置极限开关进行检测。在脉冲细分设置SW5,6,7,8 设置为OFF,ON,ON,ON的时候，机械全程行进脉冲量为10000.

■ 相关文献链接:

利用ESP32驱动控制步进电机驱动器：MS2806
定制日本信浓60闭环步进电机高精度编码器闭环伺服电机驱动器控制套装山社MS-2806驱动器
ESP32-S模块转接板设计与实现

● 相关图表链接:

图1.1.1 实验机械框架
图1.2.1 A,B线圈接口
图1.2.2 步进电机驱动器的外观
图1.2.3 传感器接口
图1.2.4 步进电机功能定义
图1.2.5 测量A,B相的信号
图1.3.1 机械框架在运动
图2.1.1 限位开关
图2.1.2 限位开关固定位置
图2.1.3 实验所使用的ESP32电路板
图2.2.1 步进电机往返运动
图2.2.2 输出控制信号波形

from machine                import Pin,PWM,Timer
import timeled = Pin(5, Pin.OUT)
pulse = Pin(2, Pin.OUT)
dir = Pin(17, Pin.OUT)
limit = Pin(16, Pin.IN)
pulse.on()
dir.on()STEP_MOTOR_NUMBER = 0
TimerCount = 0
def timerISR(t):global STEP_MOTOR_NUMBERglobal pulse,dir,limit,led,TimerCountTimerCount += 1if TimerCount >= 100:TimerCount = 0if led.value() > 0:led.off()else: led.on()if STEP_MOTOR_NUMBER == 0: returnif STEP_MOTOR_NUMBER > 0:dir.on()if limit.value() == 0:STEP_MOTOR_NUMBER = 0return;STEP_MOTOR_NUMBER -= 1pulse.off()pulse.on()elif STEP_MOTOR_NUMBER < 0:dir.off()pulse.off()pulse.on()STEP_MOTOR_NUMBER += 1tim0 = Timer(0)
tim0.init(period=1, mode=Timer.PERIODIC, callback = timerISR)while True:keys = input('Input:')if keys.replace('-', '').isdigit():number = int(keys)print(STEP_MOTOR_NUMBER)print(number)STEP_MOTOR_NUMBER = numbertime.sleep_ms(200)

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山社电机： SAMSR -外部接口测试

§01 步进电机

1.1 应用背景

1.2 步进电机接口

1.2.1 A，B相线圈接口

1.2.2 角度传感器

（1）接口定义

（2）信号测量

1.3 运行测试

1.3.1 基本测试

（1）测试程序

（2）运行结果

§02 运行框架

2.1 增加限位开关

2.1.1 限位开关

2.1.2 ESP32输入端口

2.2 时钟中断输出脉冲

2.2.1 时钟中断输出脉冲

2.2.2 测试效果

2.3 行进脉冲数量

※ 总结 ※

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（1）接口定义

（2）信号测量

1.3 运行测试

1.3.1 基本测试

（1）测试程序

（2）运行结果

§02 运行框架

2.1 增加限位开关

2.1.1 限位开关

2.1.2 ESP32输入端口

2.2 时钟中断输出脉冲

2.2.1 时钟中断输出脉冲

2.2.2 测试效果

2.3 行进脉冲数量

※ 总 结 ※

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※ 总结 ※