stm32控制步进电机加减速
实习公司项目需要控制步进电机,电机方面主要包括控制运动、加减速、限位。
下面介绍一下在电机控制方面的心得,由于对于电机的控制不需要很精确,并且自身能力有限,相比于大牛有很大的差距。
1.需要实现的功能
主要是控制滑块的运动,开始运动时需要加速,当稳定在最高速度时匀速运动,检测到下端限位信号时,开始减速直到停止,然后进行反向加速,匀速,检测到上端限位时停止运动。
加速——匀速——减速——停止——反向——加速——匀速——停止
2.硬件部分
本次电机为两相四线步进电机,两相:电机有两个线圈(绕组),四线:电机有四根线,一般是A+ A- B+ B-。有些电机不会标注出线的极性,其实可以用万用表测,短接的就是同一个绕组,或者短接之后电机转动很费力,也代表是同一个绕组。
- 驱动
电机的运动需要较大的电流,这取决于电机本身和负载,所以通常需要驱动芯片。而且驱动芯片可以实现许多附加的功能,包括细分、休眠、保护等。本次采用的是DRV8825驱动芯片模块。模块的介绍图如图所示:
引脚介绍:
1.ENABLE/:使能引脚,高电平停止工作,低电平正常工作;
2.M0-M2:代表细分,最大可以达到32细分,这部分可以参考datasheet;
3.RESET/ 、SLEEP/:低电平会休眠和复位,因此电机正常工作时,两个引脚接高电平;
4.STEP:最重要的引脚,通过单片机给这个引脚PWM信号,控制电机运动;
5.DIR:0和1控制电机方向;
6.VMOT:供电引脚,一般用12-20V就可以了;
7.B2-A1:接电机四根线;
8.FAULT/:接高电平工作;
- 光电限位
光电限位采用的反射型,型号为sy1200,感应距离为1-4mm,当没有遮挡时,输出低电平;有遮挡时,代表有光反射回来,输出高电平;测试过程中,发现最好采用白色的平面反射,效果更好。
3.软件部分
软件主要就是通过stm32输出PWM脉冲,脉冲的频率决定了电机的速度。
PWM通过定时器产生,决定频率的主要是arr重装载值,以及psc预分频值。最终输出的PWM频率为72000k/(arr*psc)。
加减速
由于需要做到加减速,也就意味着PWM的频率是改变的,因此arr的值需要改变。参考网上对于加减速的一些方法:主要有T型加减速和S型加减速,实现方法有公式法或者查表法。由于公式法比较麻烦,就直接采用了查表法。所以根据需要的频率,计算出不同频率下的arr值,写到数组里,就可以实现频率的改变。不过这种方法下,频率的改变是根据时间做线性或者S型变化,这种方法对吗?还是根据步数来改变?S型加减速:
T型加速就是匀加速,固定加速度。S型加速需要根据公式计算,详细说明如下:
其中Fcurrent代表某个点的频率:Fmin代表最小频率;Fmax代表最大频率;Flexible为S曲线区间系数,越大代表压缩的最厉害,中间(x坐标0点周围)加速度越大;越小越接近匀加速。理想的S曲线的取值为4-6;num:频率点/2;
例如想要从1kHz加速到40kHz,中间经过40个点,Fmin=1kHz,Fmax=40kHz,num=40/2=20,最后通过excel计算出各个频率值,可以发现在末端的加速是非常缓慢的,中间加速比较大。问题就是,初始速度并不是1khz了,他取决于系数的取值,取6时,初始速度就越小。软件中实现:
采用定时器3输出PWM脉冲,定时器2用于计数中断(更精确的控制可以通过定时器2来计算出给出多少个脉冲,也就是电机运动的步数,那样的话就可以精确控制电机运动,形成开环反馈)
// 加减速实现部分
void TIM2_IRQHandler(void) //
{
if(TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET) //
{TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update); //time++;if(time>=35)//{time=0; //每x个周期进入定时后,对time进行清零,然后重新进行累加if(jiasu==1) //加速状态{n=n+1;fre=freq[n]; }if(jiasu==0) //减速状态,检测到下端的限位后进行减速,此时的n应该等于加速之后的最大值,也就是频率最大的时候,接下来进行递减,速度降低{n=n-1;fre=freq[n]; }if(n>=38)//{n=38; }if(n<=0) //根据前面速度递减,当减到第一个数时,速度已经降到了1k,可以让电机开始停止然后转向{GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_6); // 拉高步进电机的enable,停止运动DIR0=!DIR0; //转向delay_ms(100);n=0;fre=freq[n]; jiasu=1;GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_6); // 转向之后拉低电机的enable,开始运动}TIM3_PWM_Init(fre,9);TIM_SetCompare4(TIM3,fre/2);// 改变TIM3的输出频率,从而改变电机的速度}}
}
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