游名科技：基于STM32F闭环步进电机驱动参考设计分享

3万 · 2022-2-13 13:02

本帖最后由 mmuuss586 于 2022-2-14 09:24 编辑

游名科技：基于STM32F闭环步进电机驱动参考设计分享

资料下载：见附件

一、 步进电机的步距角1.8°简介

电机转一圈为360°，步进电机齿数一般为50，假设驱动方式为四拍，参考以下资料：

1.8°=360°/（50*4）

3万 · 2022-2-13 13:16

二、步进电机控制衰减模式说明

所谓衰减模式，可简单理解为如何使电机停下：如果控制电机一直向一个方向旋转不会产生问题。但是如果这是想让电机停下，那么问题就来了。由于电机是感性负载，电流不能突变。在断开电机两端所加的电压时，电机产生的反向电动势很有可能损坏FET。因此想让电机停下，除了断开供电，还要形成一个续流的回路，释放掉电机上的能量。

控制直流电机时，在快衰减模式下，由于电流迅速下降，那么电感电机上储存的能量就会释放很慢(简单理解E=I^2R),电机会逐渐停止，因此该模式又叫滑动；

而在慢衰减模式下，电机的两端类似于短接，电流很大且衰减慢，储存的能量被瞬间释放，此时电机会瞬间停止，因此该模式又叫制动。

3万 · 2022-2-13 13:20

3万 · 2022-2-13 13:22

准备好板子、电机、磁铁等如下图所示：

3万 · 2022-2-13 13:23

用胶水粘好磁铁到电机轴中间（尽可能在电机轴中间位置，不能偏太多）：

3万 · 2022-2-13 13:23

在4个角上装上垫片，如下图所示：

3万 · 2022-2-13 13:25

再把板子和内六角螺丝等装上如下图：

3万 · 2022-2-13 13:29

四、硬件说明

原理图如下图所示：

3万 · 2022-2-13 13:32

补充说明：

电源接口如下图所示：

3万 · 2022-2-13 13:33

母线电容C1、C10选择：一般是1A对应100uF左右（有条件的尽可能大）；
电源保护：有条件的最好加防反接、TVS保护、以及保险丝等；
3.3V电路：主要给主MCU及磁编码器芯片MT6816供电；

3万 · 2022-2-13 13:33

接口说明：

控制接口P3：

VIN：接10到24V输入电源正

0V：接10到24V输入电源负（地）

控制信号（共COM，共正极信号）：

CLK-：接脉冲输入信号

DIR-：接方向输入信号

EN-：接电机使能输入信号

COM：光耦隔离控制信号公共电源正接3V到24V

如下图所示：

3万 · 2022-2-13 13:34

关于VREF信号控制说明：H桥的VREF信号有条件的最好用DA控制，没有DA的可以用PWM输出加滤波实现，利用运放实现的PWM转DA二阶低通滤波参考如下图：

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没有运放的话，也可以用RC滤波，参考如下图：

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电机接口：

如果对EMC要求较高的，最好加些滤波和保护，参考电路如下图：

3万 · 2022-2-13 13:36

模式设置说明：
控制接口S1(拨码开关往上为ON——IO信号接地)：
依次排列为：
SET1：细分1
SET2：细分2
闭环：往上为ON编码器闭环模式，往下为OFF编码器开环模式
校正：往上为ON模式闭环校正模式（且闭环模式为ON），往下非闭环校正模式；校正模式：断电下先设置为校正模式，然后板子再通电；程序初始化检测到校正模式，则开始正反转编码器数据校正，校正完后板子知识灯一直闪烁；校正完后，拨码开关设置为OFF模式，板子再重新上电即可；

3万 · 2022-2-13 13:37

细分补充说明(拨码开关往上为ON--1信号；往下为OFF--0信号)，假设电机步步距脚为1.8度：

SET2、SET1：11--4细分，转1圈需要800个脉冲=4*（360/1.8）=800；

SET2、SET1：10--8细分，转1圈需要1600个脉冲=8*（360/1.8）=1600；

SET2、SET1：01--16细分，转1圈需要1600个脉冲=16*（360/1.8）=3200；

SET2、SET1：00--32细分，转1圈需要1600个脉冲=32*（360/1.8）=6400；

脉冲+方向参考代码（103实现）：参考文件夹——脉冲加方向控制参考代码

参考函数如下：第一个函数变量为脉冲数，符号为代表正反转

STEPMOTOR_AxisMoveRel(-1600*1, 5000, 5000 , 600);

拨码开关如下图所示：

3万 · 2022-2-13 13:39

五、软件控制原理简介

可参考： github搜索 Xdrive

外网开源资料参考链接：

http://tropical-labs.com/mechaduino/

或参考MICROCHIP参考步进资料：

3万 · 2022-2-13 13:45

六、软件说明

程序主要通过中断执行，相关参数通过main.h头文件修改：

3万 · 2022-2-13 13:45

本帖最后由 mmuuss586 于 2022-5-4 17:25 编辑

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3万 · 2022-2-13 13:46

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