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【MTO-EV033开发板试用体验连载】基于东芝步进机驱动器TB67S128的解魔方机器人

2021-4-21 23:22:42  809 电机 机器人
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     解魔方机器人使用高性能单板计算机比如树莓派,Zynq FPGA作为主机,主要负责图像处理、解魔方算法的运行、上位机主程序运行。图像采集设备主要负责采集魔方的六面的色块信息。上位机辅助处理器主要功能为协助上位机做拍照平台控制、补光灯亮度调节、驱动上位机状态显示器件。补光灯主要负责提供合适的光源,辅助图像采集设备准确无误的采集魔方六面色块。上位机电源系统主要为单板计算机、补光灯等部分提供额定电源,保证上位机各部分供电正常。拍照平台作为辅助图像采集设备使用。上位机状态显示主要负责提示拍照顺序、显示当前补光灯的亮度等级、显示当前拍照的魔方面的序号。按键主要功能为控制补光灯的亮度与控制拍照平台的转动。


     下位机的软件,主控芯片是32位单片机STM32,NXP,ti的都可以。使用官方提供的标准库开发,移植性高且开发周期更快。正常供电后,片上系统开始初始化,完成内核及外设的复位。调入系统初始化函数,按照初始化函数的基本配置,对 GPIO、USMART、PWM、定时器、中断等外设进行初始化配置。配置完成后,系统开始对外部中断进行监听,当外部中断发生后, 进入外部中断服务程序。外部中断服务程序中,打开串口中断,使能步进电机驱动器的 EN 端口。此时,系统开始监听串口中断,当串口接收中断发生后,程序进入串口中断 服务程序。对接收到的魔方还原指令进行解析,驱动相应的步进电机转动。
   系统架构如下:


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驱动器方案选定:
    方案一:采用东芝TB67S128FTG步进机驱动器,东芝新推出的TB67S128FTG拥有强大的性能,额定值为50V/5A,支持1细分,2细分,8细分,32细分,128步的高分辨率微步进电机实现高精度驱动,振动远低于传统32步产品在降低功耗的同时,支持大电流驱动和高精度控制。大电流驱动器(额定值为50V/5A)支持更高的工作扭矩。采用低导通电阻(0.25Ω),减少发热量。AGC技术有助于避免电机失速和降低功耗,ACDS无需采用外部元件,而ADMD[5]有助于提高电流跟踪能力。可根据用户信号源选择CLK输入或串行输入。可使用串行输入直接控制电流。整合过热保护检测和过流保护。此外,还集成有开路检测功能,有助于在装配期间防止电机断开连接。而启动时,这些功能输出错误检测标志(ERR),确保设备安全性且设计的高度可靠性。
   方案二:采用AT2100不进机驱动器。AT2100是一种便于使用的内部集成了译码器的智能步进电机驱动器。其输出驱动能力达到32V ±2.5A,最高支持16细分,同时支持插补细分工作功能。AT2100支持电压衰减,使其完全静音工作,同时支持混合电流衰减,提供高扭矩输出。译码器是AT2100易于实施的关键。通过STEP简单的输入一个脉冲就可以使电机完成一次步进,省去了相序表,高频控制线及复杂的编程接口。这使其更适于在没有复杂的微处理器或微处理器负担过重的场合。
   通过两种方案对比,从驱动器的额定电压,电流,细分数,控制信号等对比,采用方案一东芝TB67S128FTG步进机驱动器。  接收上位机发送的指令,驱动步进电机,控制旋转角度、速度。

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