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基于TMC428的步进电机控制系统设计
来源:最新网站    发布时间:2021-04-09 05:49:02
本文摘要:章节目录  Q电机是一种最重要的执行设备,广泛作为工业生产操控和各种各样办公用品中,Q电机的稳定可靠经营必需关联到工业生产操控的精密度和机器设备的品质,特别是在高精密数控机床中称得上回绝Q电机必须精确经营。

章节目录  Q电机是一种最重要的执行设备,广泛作为工业生产操控和各种各样办公用品中,Q电机的稳定可靠经营必需关联到工业生产操控的精密度和机器设备的品质,特别是在高精密数控机床中称得上回绝Q电机必须精确经营。怎样搭建对Q电机的精确可靠操控沦落工业生产操控等系统软件中的核心技术。很多年来许多 专家教授研制开发出许多 特性不错的Q电机自动控制系统,殊不知,初期的Q电机自动控制系统容积大,用以的电子器件多,这给系统软件的可靠经营带来了较小的安全隐患。伴随着电子信息技术的发展趋势,许多 作用模块都南北方模块化设计和智能化,而且具有体型小,轻便,工作中可信性低,低成本等优势,并且必须搭建多轴操控,这给Q电机自动控制系统的设计方案带来了非常大的便捷。

由TRINAMIC企业生产制造的TMC428就这样一款三轴Q电机运动控制系统处理芯片。这儿用以TMC428操控ic设计一种三轴Q电机自动控制系统,本系统软件可作为经济实用三轴数控机床中。  一、TMC428处理芯片以及作用  TMC428是一种小规格、性价比高的二相Q电机控制板,还包含方向操控、速率操控及微步操控等Q电机常见的操控作用,可另外对三个二相互之间Q电机进行操控。

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具备两个独立国家的SPI控制模块,可各自与微控制器和具备SPI控制模块的Q电机控制器相互连接,必须与3个TMC236相互连接包括菊花链构造。  1、构造  TMC428应用16扩展槽PCB,是由每个模块的存储器和片内RAM包括的。其內部还包含二个外界串行通信、波形发生器和脉冲计数器、微步模块、多接头RAM控制板和终断控制板。

如图所示一所必。SPI串口通信用以32bit数据信息长短的比较简单协议书,与电机控制器相互连接时,其数据信息传输速度达到1Mbit/s。数字时钟輸出范畴长且时钟频率最少均值16MHz,应用3.3V或9V的CMOS/TTL相溶脉冲信号供电系统。

图一  2、作用  TMC428有4种各有不同的工作模式,对每一个Q电机的操控分离程序编写,在其中方向操控有RAMP方式和SOFT方式,速率操控有VELOCITY方式和HOLD方式。TMC428获得了一组作用各有不同的存储器模块和片内RAM,一般从微控制器获得控制代码,微控制器则根据发送至和对接同样长短的数据文件对TMC428存储器和RAM进行存取数据。TMC428的存储器和片内RAM的作用各有不同。

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存储器作为储存电机整体配备主要参数和健身运动主要参数,而片内RAM作为储存驱动器串行通信的配备和微步报表。电机整体主要参数是所说对控制器菊花链中TMC236的配备。健身运动主要参数还包含各电机的当今方向、总体目标方向、仅次速率、仅次瞬时速度、电流量占比、波形发生器和脉冲计数器主要参数及其微步细分化屏幕分辨率等。

片内RAM还包含64个详细地址的数据信息室内空间,每一个详细地址可储存24位宽的数据信息,前32位系统详细地址数据信息是对控制器菊花链串口通信数据文件的配备,后32位系统详细地址的数据信息为微步细分化报表。  复位之后,TMC428才可全自动发送至数据文件到菊花链的每一个TMC236,换句话说,驱动器串行通信历经复位后以后能够全自动工作中,而不务必微控制器的参与。

要是把方向、速率写进出登陆的存储器就可以操控电机。TMC428的多接头RAM控制板可管理方法数据信息的载入时钟频率。那样,微控制器就可以在一切時间载入存储器和片内RAM的数据信息。  根据波形发生器能够应急处置储存在存储器里的健身运动主要参数并推算出来电机健身运动速率曲线图。

脉冲计数器则依据波形发生器推算出来得到 的速率来造成Q单脉冲。Q单脉冲造成时TMC428的驱动器串行通信将全自动发送至数据文件给Q电机控制器菊花链以驱动器Q电机。当应用微步操控时,微步模块即刚开始应急处置依据脉冲计数器造成的Q单脉冲,另外依据随意选择的微步屏幕分辨率来造成全步、越雷池和微步单脉冲,并根据驱动器串口通信赠给控制器菊花链。  驱动器串行通信是TMC428与控制器菊花链中间的串行通讯接口。

从TMC428到控制器中间的串行通信数据文件的长短是可配备的,以适应能力由各有不同种类和生产厂家的电源电路包括的SPI环状构造,仅次数据信息长短为64bit。复位后,TMC428与Q电机控制器中间的通讯是全自动顺利完成的。各有不同种类的具备SPI控制模块的控制器都能够混和包括菊花链构造与TMC428进行相接。

  二、结构化分析  本系统软件应用MCS51单片机做为微控制器,作为系统软件的操控和命令发布,它是全部自动控制系统的关键,系统软件的各种各样逻辑性和总数推算出来都是有单片机设计顺利完成。因为系统软件应用SPI串口通信方法,而51单片机自身不具备SPI控制模块,因此 在单片机设计与TMC428必不可少独立国家SPI专用型控制模块控制模块进行数据信息转换,这儿应用MCP2510SPI控制模块处理芯片。

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通电之后,单片机设计最先对TMC428进行复位,设定原始的方向、速率及其瞬时速度等健身运动主要参数,而且配备菊花链串口通信数据信息和微步报表。因为健身运动主要参数被配备在TMC428的作用存储器中,在工作中全过程中能够依据具体回绝线上变动以适应能力具体健身运动全过程,而菊花链串口通信数据信息和微步表有储放在片内RAM中,通电之后这种主要参数一般没法变动,因此 在复位时要对这种主要参数进行精确推算出来。应用3个TMC236包括一个菊花链,每一个TMC236操控一个Q电机,当复位顺利完成后,TMC428能够分裂单片机设计全自动地把控制参数发给TMC236搭建对电机的操控,但因为TMC236所接到的操控数据信号比较太弱,足够驱动器电机,因此 在TMC236接到的操控数据信号必不可少入过功率放大电路才可以驱动器电机。

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体系结构如图所示二下图。图二  三、硬件开发  本系统软件单片机设计配搭AT89S52,系统软件时钟频率应用16MHZ,因为TMC428的最少输出功率必须超出16MHZ,但TMC236的PWM作业者頻率没法高达100KHZ,因此 为了更好地便捷设计本系统软件应用波形电源电路对16MHZ的时钟频率波形为20KHZ,TMC428和TMC236都应用同一20KHZ时钟频率。

为扩大开关电源的多元性,系统软件由单一 9V直流稳压电源供电系统。因为本系统软件中TMC428不用以內部终断,因此 3个参考开关电源輸出必不可少短路故障,另外没用以3.3V开关电源,因此 V33扩展槽必不可少根据一个470nF的电容器短路故障, 9V輸出开关电源要根据一个100nF的电容滤波,以保证 TMC428的可靠经营。驱动器SPI控制模块的数据信息輸出线SDI_S扩展槽要根据一个电阻值为10K的电阻器往下拉。TMC428的nscs_s扩展槽做为3个TMC236也就能数据信号与CSN扩展槽联接。

控制参数根据SDO_S扩展槽传送至TMC236的SDI扩展槽中,因为应用的是菊花链方式,因此 3个TMC236根据分别的SDO——SDI2个扩展槽相互之间串连。在TMC236电路原理中,20KHZ的外界数字时钟从OSC扩展槽輸出。


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