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  • 2022-12-5 15:10
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    1、正压呼吸机解决方案 呼吸机的通气舒适度及 静音性能 是其重要指标。另外,睡眠呼吸机的功能之一是在系统发生异常时,能及时发现并立即采取适合的保护措施,其核心要点即是 呼吸机风机的控制 。 第一涵盖极高动态的电机转速范围:双水平模式下,电机转速范围会在10000rpm以内及25000rpm以上快速切换,转速切换时间可低于0.5秒。 第二可维持尽可能小的噪声。呼吸机压力为10cm水柱时,一般要求低于30dB,高端的产品可以做到23dB及以下。 第三具有灵活方便的系统诊断,保护机制:以方便的结合驱动器信息及相关传感器定位相关异常事件,包括呼吸面罩脱落、呼吸管路漏气、风机堵转等等。 家用正压睡眠呼吸机要求小巧的体积及极小的运行噪声,因此电机控制需要采用 FOC算法 , 根据负载(系统压力和流量状况),控制风机稳定运行,减小转矩脉动,从而大大减少电机自身的运行噪声。 通常工程师在产品开发中,会选择直接购买风机配套的驱动板,这样成本相对比较高,而且接口控制不够灵活。Trinamic的方案则能以较低的成本达到更好的性能及灵活度。 控制框图如下: 电机控制核心 FOC算法及控制 由ADI Trinamic 的 TMC4671 完成, 功率驱动部分及电流采样 使用ADI Trinamic 的 TMC6200 完成。 TMC4671极大简化了电机控制部分的算法, 解放了MCU的算力 ,使用户可以专注于系统应用级的设计,如更适于患者的压力流量曲线等。 压力值通过压力传感器反馈,经由MCU进行PI运算后,其输出作为TMC4671的速度给定信号, TMC4671输出风机控制SVPWM信号给TMC6200,TMC6200作为MOS管门级驱动,控制三相H桥以驱动电机运行,使呼吸机压力保持在需要的值或按给定的曲线变化。 核心器件介绍 TMC4671是一款ADI Trinamic于2020年发布的全球首个具有针对 BLDC/PMSM 和 两相步进 电机以及 直流电机 和 音圈电机 的磁场定向控制的 全集成伺服控制器IC , 集成ADC、位置传感器接口(增量式编码器,HALL信号等)和位置插值器的完整组件。 芯片采用 级联的闭环控制架构(位置环、速度环和电流环) ,如下图所示。 转矩环核心的FOC算法,将FOC算法包含的Park,反Park变化等时间关键性的计算都集成在硬件中。 因此开发动态伺服控制器只需几行代码,这不仅减轻了处理器处理实时关键任务的负担,还优化了设计周期,缩短了上市时间。 (TMC4671内部FOC算法框图) (TMC4671核心功能) TMC6200 是一个 大功率门驱动器 , 专为(PMSM)永磁同步电机伺服或(BLDC)直流无刷电机设计 ,可以 驱动从几瓦特到几千瓦的电机 ; 集成了FOC驱动系统的全高电压部分,适用于12V、24V或48V系统。 使用TMC6200,可以最少数量的外部组件来构建具有完全保护和保护功能的坚固驱动器诊断。 TMC6200除驱动三相H桥外,还完成 电流信号的采集及转换,其内置运放及PGA,适合不同功率的电机 。 采样相电流,非常适用于TMC4671中实现的Δ-Σ电流测量,可实现 对电流的低噪声采样,提高系统的控制精度 。 另外TMC6200提供了完善的功率级诊断功能,方便系统的故障处理。 (TMC6200报警及保护功能概览) 总结: ADI Trinamic提供的BLDC和PMSM电机解决方案,使用TMC4671+TMC6200的组合,大大降低了高性能电机驱动器设计的门槛, 使用户可以非常快速地搭建相关的高性能电机应用,无需编写复杂费时的底层驱动,节省了了大量的调试时间; 相关诊断功能使工程师在调试初期可快速定位系统故障; 配合TMC IDE,用户可以方便地进行系统辨识和控制参数优化,加速产品设计定型; 用户可专注于产品本身的设计优化,这是未来电机控制应用的方向。 Trinamic中国区代理可以提供相关技术指导和支持,能帮助用户更好地进行设计,尽快让产品上市。
  • 2022-10-7 23:24
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    蠕动泵的常见参数及常用电机驱动芯片---Trinamic(TMC)
    蠕动泵是一种可控制流速的液体输送装置,因为可以稳定控制流体的流速;无污染输送流体;维护简单便宜, 且具有 输送精度高、较强的耐腐蚀性、剪切作用小、操作简单及易于维护等优势 , 所以 广泛应用在科研、制药、化工、环保、饮料、食品、农业、印刷等各领域 。 其在科研实验室常被用于细胞组织输送、标本脱色、灌注、液体色谱分析以及酸性或碱性溶液输送等。 一、 什么是蠕动泵? 蠕动泵,英文名为peristaltic pump。行业中对其有许多称呼,例如蠕动泵、计量泵、恒流泵、软管泵等。 根据输送的精度命名,其被称为计量泵、恒流泵; 根据产品构造命名,其被称为软管泵; 根据产品的原理命名,其被称为蠕动泵(本文中统一称为蠕动泵)。 二、 蠕动泵的组成结构 蠕动泵由 三部分 组成: 蠕动泵驱动器,蠕动泵泵头和蠕动泵软管 , 是一种可通过控制驱动器转速和不同流量软管,来实现流量高精度控制的液体输送装置。 三、蠕动泵的工作原理 通过挤压软管实现液体的输送,因此这种泵输送的液体在泵内只经过软管,没有死角,因此极易清洗,不易产生残留,非常适合于需要洁净输送的用途。 再因为蠕动泵每转一圈都会输出固定量的流体,因此蠕动泵流量控制非常精准,可以通过调速和计时的方式实现精确的计量输送。 蠕动状态的软管就像人的肠道一下推动管内的流体,因此不会对流体产生挤压和破坏, 所以也适合输送相对粘稠或含有一些颗粒的物料,例如含有果粒的果汁,不过需要注意选择匹配相应需求的软管。 拿辊子直径相同的泵相比较,产生较大“枕”体积的泵,其转子每转一圈所输送的流体体积也较大,但产生的脉动度也较大。 而产生较小“枕”体积的泵,其转子每转一圈所输送的流体体积也较小;快速、连续地形成的小“枕”使传输流体的流量近于恒定平稳状态。 工作原理解析: (1)电机带动辊子转动 (2)辊子与泵壳,对泵管形成挤压 (3)在辊子转动的过程中,辊子挤压住的泵管区域后端,液体被推向下游 (4)在辊子转动的过程中,辊子挤压住的泵管区域,在辊子离开后,由于泵管的弹性,会恢复圆管形; 泵管由被挤压状态恢复到圆管状态,会形成吸力,而下游被辊子挤压住不导通,该吸力只能吸引上游的液体 (5)辊子连续转动,从而形成连续地液体从入口吸入、从出口排出 蠕动泵的分类及应用场景 按照流量分类 1、小流量蠕动泵: 主要用于实验和医疗等行业,流量精度高; 2、中流量蠕动泵: 主要用于实验、医疗和小型生产及分配等,流量精度高; 3、大流量蠕动泵: 主要用于大流速实验、生产灌装和分配以及工业液体的输送等。 蠕动泵优点: (1)不污染管子之外的其他结构,且无阀、无密封圈 (2)可在无液体填充情况下空转 (3)可以在无液体填充情况下自吸 (4)可处理含杂质较多的液体 (5)可正反两个方向工作 (6)可防止液体回流 蠕动泵缺点: (1)泵管会老化: 泵管多为橡胶、硅胶等弹性体材料,长时间挤压之后,弹性会变差,不能更好的恢复变形,导致流量下降或流量波动变大。 (2)多个泵头或多根泵管之间,流量一致性不是特别好: 泵管方面,泵管本身是弹性体材料(硅胶、橡胶等材料),泵管壁厚、内径等差异,会引起不同泵管之间的流量差异。 泵头方面,棍子的外径大小、棍子与电机转轴之间的距离上的差异,挤压泵管的泵壳存在的公差,都会导致流量差异。 下面来了解一下蠕动泵常见的一些参数: 在选择驱动器的时候,一般要考虑三个方面:转速,控制形式,防护等级。 驱动芯片 :推荐 Trinamic(TMC)电机驱动芯片 ,TMC2209、TMC2225、TMC2130等。 相较于普通的驱动芯片,其具有静音、防抖、高细分等技术,非常适合蠕动泵的应用场景。 转速 :转速越高,流量越大,推荐选择略高于自己需求的转速。 控制形式 :一般有着可调转速、流量分配、外部控制等多种形式。 防护等级 : 防护等级越高,防止外物入侵,水浸入的能力越高,结合自己行业的工作环境,选择相应的防护等级。 泵头的选择一般考虑五个方面:参考流量,通道需求,滚轮需求,抗化学性,软管更换。 参考流量 :不同泵头搭载不同的软管,流量便也不尽相同,所以选择泵头的时候请注意参考流量。 通道需求 :通道分为单通道或者多通道,如果有多通道需求的话,选择多通道泵头或者将泵头串接也可以。 滚轮需求 :蠕动泵的滚轮越少,流出的流体脉动越高,流速越不稳定,如果对流体的稳定性要求高的,建议选择滚轮数多的泵头。 耐化学性 :长时间使用蠕动泵,溢出的流体可能对泵头有所损害,所以这方面也要考虑到。 软管更换 :如果更换软管频率比较高,建议选择可快速更换软管的蠕动泵。 选择软管时需考虑五个方面:参考流量,耐化学性,流体温度,软管寿命,吸程扬程。 参考流量 :不同型号的软管所承载的流量是不一样的,根据自己对流量的需求,选择相应的软管即可。 耐化学性 :蠕动泵的三种配件中,主要和流体接触的便是软管,所以软管的耐化学性是选择时需重点考虑的, 例如硅橡胶可耐高温低温,而氟橡胶具有优秀的抗氧化性和耐腐蚀性等。 流体温度 :软管材质不同,耐温不同,普通的橡胶软管一般可达 100 °,而硅橡胶软管最高可耐 200 °高温。 软管寿命 :虽说针对使用情况不同,软管寿命也上下浮动,但普遍来说进口的软管比国产的软管寿命略长一些。 吸程扬程 :蠕动泵依靠转子之间产生的真空,利用空气压差进行流体的输送,也因此产生了吸程和扬程。 吸程指抽水口距离待抽液面的垂直距离,扬程是指泵扬水的高度。 软管的材料、内径、壁厚等多种因素都会对吸程扬程有所影响。
  • 热度 2
    2022-9-24 10:21
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    提到直流无刷电机,那不得不提的就是有刷电机了。有刷电机有一个比较令人讨厌的缺点:那就是 “吵” 。 因为电刷和换向环需要时刻不停地摩擦,才能给电枢供电。 所以,如果你想要一个“静音风扇”的话,肯定不能选使用了有刷电机的产品。 并且电刷使用时间久了,比较容易损坏。电流较大的时候,你甚至可以看到电刷在换向的时候噼里啪啦地冒火花。 而这些缺点,在下面将要介绍的直流无刷电机(Brushless DC Motor)里,一样都没有! 我们将从以下四个方面来给大家介绍直流无刷电机(以下简称BLDC): 1,BLDC的优缺点; 2,BLDC的工作原理; 3,BLDC的控制方式; 4,BLDC的实际使用。 1、BLDC的优缺点 直流无刷电机,从字面上看,其最大的特点,就是“无刷”,也就是没有电刷的意思。 就因为没有电刷,它非常完美地避开了有刷电机的那几个缺点。所以反过来说,它主要的优点就是: 1,寿命长;2,能够做到静音;3,效率高(损耗低);4,体积较小;5,稳定性高。 1.无刷直流电机运行的速度范围比较宽泛,在任意的速度下,都可以全功率运行。 2.过载能力突出,运行效率高。 3.无刷直流电机相对于有刷电机来说,体积更小,适用范围更广,功率密度较高。 4.和异步电机的驱动控制相比,驱动更加简单化。 5.无刷直流电机没有机械换向器结构,里面封闭,可以避免飞尘颗粒进入电机内部,导致出现各种各样的毛病,可靠性高。 6.外特性较好,低速运行,可输出大转矩,可以提供比较大的启动转矩。 2、BLDC的工作原理 BLDC是电机的一种,所以它最基本的构成也离不开定子(stator)和转子(rotor)。 有刷电机的定子是永磁体,而它的转子,则是通电的线圈(绕组)。如下图: 但是对于BLDC来说,情况恰恰相反! BLDC的定子(stator)是通电的线圈,而转子(rotor)却是永磁体! 从“麦克斯韦-安培定律”可以知道,通电线圈附近的空间会产生磁场。而磁场的分布方向,我们可以用“右手定则”得出。如下图: 其实这就是我们常说的“电磁铁”了! 那么接下来的事情就简单了,磁铁的特性是什么? 同性相斥,异性相吸! 所以,我们只要给定子上的线圈接入方向适当的电流, 即让电磁铁的磁极方向和永磁体的磁极方向正好对应,不就能排斥、或者吸引转子做旋转运动了。 上图就是按顺序单独给线圈通电,使其朝向转子的方向为电磁铁的S极,吸引转子顺时针方向旋转。 定子的优化 以上的驱动方式,即按顺序单独给每个线圈通电,虽然可行,但是未免太过繁琐,效率低下。 因此,实际上的BLDC会将那六个线圈两两组合,分成A,B,C三个绕组,如下图: 这样我们就可以同时驱动两个电磁铁了,效率立马提高了一倍。 但是这还只是用了磁铁“吸引”的特性,别忘了磁铁还有“排斥”的特性。 如果我们再同时驱动另外一组线圈,让上一组线圈“吸引”转子的时候,另外一组线圈“排斥”转子,那么我们的转子将会获得更高的驱动力! 如下图: 到目前为止,这个模型已经开始接近实际的BLDC产品了。 但是对于上面的模型, 我们需要给两个绕组同时提供方向相反的两组电源,才能同时达到“吸引”和“排斥”的效果。 这对于实际应用来讲,未免过于复杂,成本也太高。 接下来我们要讲的“BLDC的控制方式”,将会解决上面这个问题。 3、BLDC的控制方式 原来的A,B,C三个绕组是各自独立的,因此控制起来非常麻烦。 那如果我们把A,B,C三个绕组接在一起,拼成一个“星形连接(star arrangement)”,结果会是怎么样? 本来三个绕组,引出六根线;现在引出的线减少到只有三根线,那么这么接怎么实现跟六根线一样的控制效果呢? 如下图: 电源正极接在右上角的A绕组输入,而电源的负极接在了左下角的B绕组输出。 这个时候A绕组和B绕组同时被驱动,而且其极性正好相反,实现了三个绕组独立驱动时一样的效果! 所以只要按照这个顺序:AB-AC-BC-BA-CA-CB,这六个节拍,依次循环驱动定子的绕组,转子就能一直旋转下去! 可以使用六个电子开关来实现这六个节拍的驱动,如下图: 位置检测 我们虽然已经知道了控制转子的六个节拍的方法。 但是你有没有发现一个新的问题:如果不知道转子的位置,如何知道何时该驱动哪个绕组? 所以我们必须要知道转子的当前位置! 而转子的位置检测,一般有两种方式: 1,霍尔传感器检测法; 如下图,在定子里放上H1,H2,H3,三个霍尔传感器,就可以知道当前的定子的确切位置。 霍尔传感器的输出用高低电平来表示: 2,反向电动势检测法 反向电动势(Back EMF)检测法是基于电磁感应原理: 当没有通电的绕组周围的磁场(磁通量)改变时,会在这个绕组上感应出一个电动势, 我们只要检测这个电动势的大小和方向,也能知道当前定子的位置。 这两种检测方式各有优缺点: 霍尔传感器检测精度更高一点,但是成本也较高; 相反,反向电动势检测法经济性更好,但是精度稍低。 内转子 or 外转子 BLDC有两种结构:转子在内的叫做内转子BLDC;相反,转子在外的叫做外转子BLDC。 相对来说, 外转子BLDC应用更多一点 。 主要原因是外转子BLDC在机械结构上更稳定。这是因为电机转子在高速运行下,由于离心力的作用,会有向外扩张的趋势。 所以内转子BLDC需要非常高的机械精度,保证转子和定子不会打架。 但是如果预留的距离太远,又会导致漏磁而影响电机的整体效率。 但是在外转子BLDC上却没有这个问题,因为外转子天然不受扩张影响。 BLDC的缺点 我们现在再回到前面遗留下的问题:BLDC的缺点是什么? 相信你已经猜到:我们花了那么多的篇幅来讲BLDC的控制方式,足以看到其控制的难度,相对于有刷电机来说,是高出了不少的! 所以说BLDC最大的缺点,就是他的控制难度高,驱动电调(Electronic Speed Control,简称ESC)价格较高。 它还有一个缺点,就是BLDC由于感抗的原因,启动时会伴随着抖动,不像有刷电机的启动那么平稳。 目前主流的无刷电机控制方式有如下三种: 1、方波控制: 也称为梯形波控制、120°控制、6步换向控制 方波控制方式的优点是控制算法简单、硬件成本较低,使用性能普通的控制器便能获得较高的电机转速; 缺点是转矩波动大、存在一定的电流噪声、效率达不到最大值。方波控制适用于对电机转动性能要求不高的场合。 方波控制使用霍尔传感器或者无感估算算法获得电机转子的位置,然后根据转子的位置在360°的电气周期内,进行6次换向(每60°换向一次)。 每个换向位置电机输出特定方向的力,因此可以说方波控制的位置精度是电气60°。 由于在这种方式控制下,电机的相电流波形接近方波,所以称为方波控制。 2、正弦波控制: 正弦波控制方式使用的是SVPWM波,输出的是3相正弦波电压,相应的电流也是正弦波电流。 这种方式没有方波控制换向的概念,或者认为一个电气周期内进行了无限多次的换向。 显然,正弦波控制相比方波控制,其转矩波动较小,电流谐波少,控制起来感觉比较“细腻”,但是对控制器的性能要求稍高于方波控制,而且电机效率不能发挥到最大值。 3、FOC控制 又称为矢量变频、磁场矢量定向控制 正弦波控制实现了电压矢量的控制,间接实现了电流大小的控制,但是无法控制电流的方向。 FOC控制方式可以认为是正弦波控制的升级版本,实现了电流矢量的控制,也即实现了电机定子磁场的矢量控制。 由于控制了电机定子磁场的方向,所以可以使电机定子磁场与转子磁场时刻保持在90°,实现一定电流下的最大转矩输出。 FOC控制方式的优点是:转矩波动小、效率高、噪声小、动态响应快; 缺点是:硬件成本较高、对控制器性能有较高要求,电机参数需匹配。 FOC是目前无刷直流电机(BLDC)和永磁同步电机(PMSM)高效控制的最佳选择。 FOC精确地控制磁场大小与方向,使得电机转矩平稳、噪声小、效率高,并且具有高速的动态响应。 由于FOC的优势明显,目前很多公司已在众多应用上逐步用FOC替代传统产品的控制方式。 德国Trinamic有一款 带有磁场矢量控制( FOC)的控制芯片--- TMC4671-LA -转矩控制模式 -速度控制模式 -位置控制模式 -电流控制刷新频率和最大的PWM频率为100KHz (速度和位置控制的刷新频率可以根据当前电流刷新频率的倍数配置) TMC4671是一款完全集成伺服控制芯片,为直流无刷电机、永磁同步电机、2相步进电机、直流有刷电机和音圈电机提供磁场定向控制。 所有的控制功能都被集成在硬件上。集成了ADCs、位置传感器接口、位置差值器,该款功能齐全的伺服控制器,适用于各种伺服应用。 那接下来我们就来看看,BLDC的实际应用场景。 4、BLDC的实际应用 1、静音散热风扇风冷是很多设备散热的首选。 例如市面上很多主打“静音”的机箱,如果是使用风冷,里面的散热风扇基本都是使用BLDC。 用来给笔记本电脑散热的底座也常用BLDC,除此之外,一些大型的通风散热系统里面,使用的也是BLDC风扇。 还有高速风筒之类的产品。 2、多轴无人机较大功率使用的都是BLDC,适配上合适的电调(ESC),再使用PWM来控制BLDC调速是非常方便的。 3、电动工具之类的产品,比如电批,国内生产的电扳手基本上都使用了BLDC,还有大部分的手电钻也一样。 主要是因为BLDC的高效率,而使得电池供电的电动工具续航时间更长。还有一点是无刷电机的扭矩输出非常稳定。 还有冰箱压缩机,冰柜冷却风机,以及近几年很火的空气净化器、吸尘器/扫地机器人、筋膜枪等,大部分使用的都是BLDC驱动。
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    2022-9-5 14:03
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    1、什么是步进电机? 步进电机是将电脉冲信号,转变为角位移或线位移的开环控制电机,又称为脉冲电机。 在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响。 当步进驱动器接收到一个脉冲信号时,它就可以驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度,称为“步距角”。 步进电机的旋转是以固定的角度一步一步运行的,可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的,同时可以通过控制脉冲频率,来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。 步进电机多用于数字式计算机的外部设备,以及打印机、绘图机和磁盘等装。自动化设备上也常用步进电机。 2、步进电机的特点 步进电机工作时的位置和速度信号不反馈给控制系统,如果电机工作时的位置和速度信号反馈给控制系统,那么它就属于伺服电机。 相对于伺服电机,步进电机的控制相对简单,但不适用于精度要求较高的场合。步进电机低速状态下具有良好的扭矩特性。 步进电机的优点和缺点都非常的突出,优点集中于控制简单、精度高,缺点是噪声、震动和效率,它没有累积误差,结构简单,使用维修方便,制造成本低。 步进电机带动负载惯量的能力大,适用于中小型机床和速度精度要求不高的地方,缺点是效率较低、发热大,有时会“失步”。优缺点如下所示。 优点 1. 电机操作易于通过脉冲信号输入到电机进行控制; 2. 不需要反馈电路以返回旋转轴的位置和速度信息(开环控制); 3. 由于没有接触电刷而实现了更大的可靠性。 缺点 1. 需要脉冲信号输出电路; 2. 当控制不适当的时候,可能会出现同步丢失; 3. 由于在旋转轴停止后仍然存在电流而产生热量。 4.低速容易有电流磁致噪声 针对步进电机的一些缺点,德国Trinamic电机驱动芯片专门对此作出优化,拥有 StealthChop低速超静音、SpreadCycle高速抑制共振的专利技术。 可以使步进电机更静音、更平稳地运行。 3、步进电机的特点 在选择步进电机时可以按以下步骤进行选择,这样可以避免选型不当带来的麻烦。具体如下,仅供参考。 1) 步进电机转矩的选择 步进电机的保持转矩,近似于传统电机所称的“功率”。 当然,有着本质的区别。 步进电动机的物理结构,完全不同于交流、直流电机,电机的输出功率是可变的。通常根据需要的转矩大小(即所要带动物体的扭力大小),来选择哪种型号的电机。 大致说来,扭力在0.8N.m以下,选择20、28、35、39、42(电机的机身直径或方度,单位:mm);扭力在1N.m左右的,选择57电机较为合适。 扭力在几个N.m或更大的情况下,就要选择86、110、130等规格的步进电机。 2) 步过电机转速的选择 对于电机的转速也要特别考虑。 因为,电机的输出转矩,与转速成反比。 就是说,步进电机在低速(每分钟几百转或更低转速,其输出转矩较大),在高速旋转状态的转矩(1000转/分--9000转)就很小了。 当然,有些工况环境需要高速电机,就要对步进电动机的线圈电阻、电感等指标进行衡量。 选择电感稍小一些的电机,作为高速电机,能够获得较大输出转矩。反之,要求低速大力矩的情况下,就要选择电感在十几或几十mH,电阻也要大一些为好。 3)步进电机空载起动频率的选择 步进电机空载起动频率,通常称为“空起频率”。 这是选购电机比较重要的一项指标。 如果要求在瞬间频繁启动、停止,并且,转速在1000转/分钟左右(或更高),通常需要“加速启动”。 如果需要直接启动达到高速运转,最好选择反应式或永磁电机。这些电机的“空起频率”都比较高。 4)步进电机的相数选择 步进电机的相数选择,这项内容,很多客户几乎没有什么重视,大多是随便购买。其实,不同相数的电机,工作效果是不同的。 相数越多,步距角就能够做的比较小,工作时的振动就相对小一些。 大多数场合,使用两相电机比较多。在高速大力矩的工作环境,选择三相步进电机是比较实用的。 5)针对步进电机使用环境来选择 特种步进电机能够防水、防油,用于某些特殊场合。例如水下机器人,就需要放水电机。对于特种用途的电机,就要针对性选择了。 6) 根据您的实际情况可否需要特殊规格 特殊规格的步进电机,在技术允许的范围内,加工订货。例如,出轴的直径、长短、伸出方向等。 7)如有必要最好与厂家的技术工程师进一步沟通与确认型号 如有必要最好与技术工程师进一步沟通,以便于确认你要选择的步进机电能否满足你所要求各方面的指标。 欢迎大家一起沟通交流。
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    2022-9-3 19:24
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    首先先来了解一下TMC5160的3种工作模式 TMC5160通过两个引脚来控制它的工作模式:SD_MODE和SPI_MODE。 1、当SD_MODE接地,SPI_MODE拉高,TMC5160即工作在模式1(SPI控制模式)。在该模式下,用户通过SPI接口来设置TMC5160的寄存器。 TMC5160使用自己的梯形曲线发生器来控制步进电机转动,用户需要设置:开始运动速度VSTART、第一段折线末速度V1、最大速度VMAX、停止速度VSTOP、第一段折线的加速度A1、第二段折线加速度AMAX、第四段折线的减速度DMAX、第五段折线的减速度D1。把上面的参数设置好,再设置工作模式:速度模式和位置模式。最后再设置目标位置。 如果是速度模式运行,不需要设置目标位置,电机就会开始转动。如果是位置模式,则需要设置目标位置,且目标位置与电机当前位置值不同电机才会转动。下图中的红线是电机的实际速度,不管是速度模式还是位置模式,电机的运行过程会按照下图来进行。 2、当SD_MODE接高电平,SPI_MODE拉高,TMC5160工作在模式2(SPI+S/D)。在该模式下,用户通过SPI接口来设置TMC5160的寄存器。TMC5160的功能和DRV8825类似,外界通过脉冲和方向引脚来控制步进电机运动。 3、当SD_MODE接高电平,SPI_MODE接地,TMC5160工作在模式3(S/D独立模式)。在该模式下,SPI接口失能,TMC5160的工作状态由CFG引脚配置,外界通过脉冲和方向引脚来控制步进电机运动。TMC5160可以完全独立工作,不需要接CPU。 目前是实现电机的简单转动,下面将用模式三来控制电机。 该模式下不需要通过SPI通讯,配置相关GPIO引脚和发送频率一定的正弦波即可。TMC5160的GPIO和STM32的引脚对应如下表: 先将SD_MODE接地,SPI_MODE拉高(PB1=1,PB=0),进入独立模式。 其它引脚的参数可以参考TMC5160数据手册根据自己的需求进行设置。初始化程序如下: void TMC5160_Init3(void) //模式三独立模式 { GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure; __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE(); //开启GPIOB时钟 __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); //开启GPIOA时钟 GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7|GPIO_PIN_8; GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP; //推挽输出 GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP; //上拉 GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; //高速 HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initure); GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_12|GPIO_PIN_13|GPIO_PIN_14|GPIO_PIN_15; GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP; //推挽输出 GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLUP; //上拉 GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; //高速 HAL_GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_Initure); HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_SET); HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_7,GPIO_PIN_RESET); HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_14|GPIO_PIN_13|GPIO_PIN_12|GPIO_PIN_1,GPIO_PIN_SET); HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_15|GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_RESET); } 然后PA8需要输出PWM方波,方波的频率决定电机转动速度,可以用PWM通道的方式搞定,也可以用定时器中断来做,这边采用定时器中断的方法, 例如,STM32F103的时钟频率为72M,分频设为72,装载值设为500,每0.5ms中断一次,PA8电平取反,1KHZ的方波就完成了。频率可以改变。程序如下: void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) { if(htim==(&TIM3_Handler)) { COUNT++; A8=~A8; =6400) { //HAL_NVIC_DisableIRQ(TIM3_IRQn); LED=1; //转一圈,停2s后继续 delay_ms(2000); LED=0; COUNT=0; } } } 实现的功能是让电机转1圈后停2s后继续。 采用四相电机,脉冲数控制电机转多少,电机步距角位1.8°,一个脉冲转1.8°,200个脉冲一圈,采用16细分,那么一圈就需要3200个脉冲。 电机转动的速度就由脉冲频率决定,可以根据细分及脉冲频率来换算电机实际转速。
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