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[STM32F1] 使用NUCLEO-F103+TMC5160-SHILED连接TMCL-IDE三轴步进系统快速开发...

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 楼主 | 2020-3-24 13:25 | 显示全部楼层 |阅读模式
使用NUCLEO-F103+TMC5160-SHILED连接TMCL-IDE三轴步进系统快速开发指南
资料下载见附件,电脑登入

公众号:游名开源

原创:黄工、游名

简述:德国汉堡:电机和运动控制技术领先开发商TRINAMICMotion Control宣布推出TMC5160-EVAL-SHIELD,将其快速成型的开发板的范围扩展到兼容Nucleo-F103板和Arduinos。这两款评估版深受中国工程师的欢迎,它结合了Trinamic领先的电机和运动控制以及熟悉的Nucleo环境。
TMC5160-EVAL-SHIELD:由为德国定制Nucleo-F103控制底板和TMC5160-SHIELD步进电机驱动板组成,最多可支持3块TMC5160-SHIELD,进而控制3轴步进电机控制。
1.jpg

特点及优点:
·       与STM32Nucleo-F103板兼容;
·       9…36V和2.8A RMS,峰值电流为3.1A;
·       具有SixPoint™斜坡的运动控制器;
·       步进/方向接口与微步内插MicroPlyer™;
·       SPI和单线UART;
·       编码器接口和2个参考开关输入;
·       每整步最高分辨率256微步;
·       StealthChop2™可实现安静的操作和平稳的运动;
·       SpreadCycle™高动态电动机控制斩波器;
·       DcStep™取决于负载的速度控制;
·       StallGuard2™高精度无传感器电动机负载检测;
·       CoolStep™电流控制可节省多达75%的能源;
·       被动制动和续流模式,全面保护和诊断。

使用NUCLEO-F103+TMC5160-SHILED连接TMCL-IDE三轴步进系统快速开发指南.pdf

3.65 MB, 下载次数: 10

锝臻科技开源产品介绍(2020-3-12).pdf

1.66 MB, 下载次数: 3

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 楼主 | 2020-3-24 13:38 | 显示全部楼层
一、    硬件接线
1.请将MCU板(STM32F103RBT6底板)和TMC5160-SHIELD按照下图装配一起,并将TMC5160配置为SPI模式(注意图上的跳线帽);
2.将电机线接好,正确连接电源线,确认好正负极,电源接反会烧坏开发板;
3.将USB线连接到PC端;上电之后
1.jpg.png

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 楼主 | 2020-3-24 13:55 | 显示全部楼层
二:ST-LINK驱动安装(装好的跳过)
1.  将附件软件包中的en.stsw-link009解压到桌面(或者自己知道的地方);
2.  打开设备管理器(以win10为例,右键此电脑选择属性,能找到设备管理器)   能看到:[img][/img]左键选中ST-Link Debug;
1.png
3.  [img][/img][img][/img][img][/img]然后右键更新驱动程序   浏览我的计算机以查找驱动程序软件   选择刚才解压出来的文件夹en.stsw-link009   确定就可以了;
4.  看到这个:[img][/img]  也是跟刚才一样的操作(重复步骤3);
2.png
5.  最后安装成功后的标志是:
4.png

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 楼主 | 2020-3-24 13:57 | 显示全部楼层
三:STM32 ST-LINK Utility软件
安装STM32 ST-LINK Utility软件,安装包见附件软件包;
1. 载入附件中的TMC-EvalShield.hex文件到STM32F103底板
打开STM32 ST-LINK Utility软件:
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 楼主 | 2020-3-24 14:00 | 显示全部楼层
file:///C:/Users/DELL/AppData/Roaming/Tencent/QQ/Temp/81B47CC3F24E43C38C978EF85D074960.pngfile:///C:/Users/DELL/AppData/Roaming/Tencent/QQ/Temp/7FBA9141FB644D76ADAD8E928DFC7FA9.pngfile:///C:/Users/DELL/AppData/Roaming/Tencent/QQ/Temp/33C0277921E04C598884EE309F290785.pngFile   open file   找到附件软件包中的TMC-EvalShield.hex   双击打开file:///C:/Users/DELL/AppData/Roaming/Tencent/QQ/Temp/92760FA5C05C4BB3ADCAA530969F59A3.png点击图标Program verifyfile:///C:/Users/DELL/AppData/Roaming/Tencent/QQ/Temp/0427D9578D1A4C21A4EA3AD61319E74F.jpg   点击file:///C:/Users/DELL/AppData/Roaming/Tencent/QQ/Temp/3E39ADF810F2499381F5D60AD255130F.jpg载入成功标志:file:///C:/Users/DELL/AppData/Roaming/Tencent/QQ/Temp/98AFBFEBDB084C1BACB6EF146D7AC98D.jpg这时STM32f103底板上的LED2灯会亮(5160驱动板遮住了,从中间看就能看到)。
1.png

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 楼主 | 2020-3-24 14:02 | 显示全部楼层
四:TMCL-IDE软件
1. 解压附件软件包中的TMC-IDE-3.0.25.10文件夹   双击文件夹内的TMC-IDE.exe打开软件   会识别到有串口Serial port双击它,会出现一个连接窗口:(波特率(Baudrate)设置为115200,然后点Connect):
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 楼主 | 2020-3-24 14:05 | 显示全部楼层
连上成功后:
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 楼主 | 2020-3-24 14:08 | 显示全部楼层
2. 设置运行电流和静止电流,根据电机的电流设置运行电流Maximum Current和静止电流Standby Current如下图:
以下两者操作其中一个即可完成配置,建议两者配合方便熟悉寄存器


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 楼主 | 2020-3-24 14:18 | 显示全部楼层
3.控制电机运行-速度模式
在Control mode中快速操作,按照以下步骤,设置最大加速度和最大速度,方向:
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 楼主 | 2020-3-24 14:20 | 显示全部楼层
如下为在寄存器中配置速度模式
配置加速度寄存器0x26:AMAX; 最大速度寄存器0x27:Vmax



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 楼主 | 2020-3-24 14:22 | 显示全部楼层
换算实际速度快速方法,如下图:
可以从下面的TMCL Axis Parameters的配置推导到下面的实际速度Physical units 也可以在Physic units设置实际目标速度推到上面的速度和加速度配置,然后将推导出来的设置设置到最大速度或加速度寄存器里面:
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 楼主 | 2020-3-24 14:24 | 显示全部楼层
当选择了Online之后,会在电机运行过程中实时显示速度
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 楼主 | 2020-3-24 14:27 | 显示全部楼层
4.控制电机运行-位置模式
位置模式中有两种轨迹曲线:梯形加减速和Six Point六点加减速
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 楼主 | 2020-3-24 14:29 | 显示全部楼层
以上介绍了梯形加减速的位置控制的2种配置模式,对于Six Point加减速曲线模式方法一样,在这里就不多叙述:

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 楼主 | 2020-3-24 14:34 | 显示全部楼层
5.示波器功能:在左侧的Info graph中打开示波器功能,可以实时显示电机的速度或者位置,而且可以将数值导出:
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 楼主 | 2020-3-24 14:36 | 显示全部楼层
6. Stallguard无传感器负载检测功能,由于Stallguard是利用电机运行起来之后的反电势推算外部负载,因此Stallguard不适应电机的速度太低或者太高情况。Stallguard的配置步骤以及方法如下:
6-1:设置目标速度打开和使电机工作在目标的速度模式
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 楼主 | 2020-3-24 14:38 | 显示全部楼层
上图为Stallguard threshold=2,此时只要外部施加少许力电机就会停止(如果不是,你可以降低下右边的最大电流试试,在越小的电流下越明显)
Stallguard功能可以实现不需要力传感器情况下的力控制,比如压力控制,无传感器回零等。

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 楼主 | 2020-3-24 14:40 | 显示全部楼层
7.Coolstep 相比传统的步进电机是恒流驱动,为了不使电机丢步,只能把驱动电流设置得很高,这样会带来功耗比较大,电机容易发热,容易产生剩磁震动等问题。Coolstep是基于电机的反电动势动态控制输出电流,负载大的时候电流自动增加,负载小的时候电流自动下降,相比传统的横流驱动Coolstep可以节省80%的能量。
Coolstep是在调节好Stallguard的基础上来配置的,需要首先配置Stallguard threshold
7-1通过下图的1-2-3设置加速度,速度和灵敏度参数Stallguard threshold
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 楼主 | 2020-3-24 14:45 | 显示全部楼层
8.Stealthchop 是电压的斩波模式,可实现低速静音,平稳运行。
配置步骤如下:

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 楼主 | 2020-3-24 14:47 | 显示全部楼层
9.Stealthchop和Spreadcycle一起用:低速用Stealthchop模式,高速用Spreadcycle模式
在上面8 Stealthchop步骤成功执行完之后,将电机停止即在上面的基础上继续操作:
1.png

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