SimpleFOC移植STM32（九）—— ABZ编码器电机

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#stm32 #单片机 #嵌入式硬件

于 2023-04-10 18:06:49 首次发布

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说明

在SimpleFOC代码中，ABZ信号和霍尔电机信号处理方式很像，都是信号边沿触发中断，在中断中获取状态计算角度。
本次移植驱动板103和官方代码保持一致。

驱动板405采用的是定时器计数脉冲，处理方式不同。

一、ABZ编码器介绍

ABZ或者ABI，叫法不同但指的都是同一种编码器，也叫增量式编码器。
ABZ编码器最大的优点就是接口统一，兼容性好。
不像SPI接口的磁编码器，不同厂家的芯片甚至同一厂家的不同型号，通信协议各不相同，换个编码器就要重新写代码。

1.1、ABZ信号

A、B两相相差90度，可通过比较A相在前还是B相在前，以判断编码器的正转与反转，通过零位脉冲，可获得编码器的零位参考位。
一般采用四倍频技术，比如500线的编码器，转一圈可以获得2000个脉冲信号，

1.2、光电式编码器

最初的ABZ编码器是光电式的，最有名的品牌是安华高（ Avago），分辨率叫“线”，比如500线就是500ppr（2000cpr）。

拆开后是这样的：下图
500线属于正常分辨率，1000线算是比较高的，2000线的电机肯定很贵了。不像现在的磁编码器，起步就是1024ppr。

1.3、磁编码器

磁编码器体积小，性能强，价格便宜，发展的很快，会越来越多的代替光电编码器。

磁编码器购买链接：https://item.taobao.com/item.htm?ft=t&id=655599337824，图锐科技

需要说明的是，有些磁编码器上电后可以输出当前绝对位置对应的脉冲数（需要配置相应的寄存器）。下图：

在这里插入图片描述

ABZ编码器每次上电都需要校准，所以使用时会有不方便的时候，但这个功能完美的解决了校准问题。这也是光电编码器望尘莫及的功能，充分体现了磁编码器的灵活。

1.4、差分信号

在传输距离比较长的情况下（比如大于1m），信号容易发生变形和干扰，需要将编码器输出的TTL信号转为差分信号，待到控制器端再转为TTL信号。
工业应用中，ABZ差分信号是应用非常普遍的编码器接口。
在驱动板103或者驱动板405上，可以只用A+,B+,Z+做为ABZ信号，A-,B-,Z-悬空即可。虽然不够严谨，但是做为开发学习还是可以的。

在这里插入图片描述

二、电机驱动板103

在这里插入图片描述

ABZ编码器电机的代码是独立的，没有与其它编码器混在一起，不需要在 myproject.h 中设置编码器类型，代码看起来更简洁。

2.1、读ABZ信号的cpr

如果你已经知道编码器的cpr，可以跳过当前小节。

2.1.1、接线

A—SCL1（PB6/TIM4_1）、B—SDA1（PB7/TIM4_2）、Z—PA12
在这里插入图片描述

驱动板103 购买链接：https://item.taobao.com/item.htm?ft=t&id=656368067494，图锐科技
2804电机购买链接：https://item.taobao.com/item.htm?ft=t&id=643573104607，图锐科技

2.1.2、编译，下载代码

在这里插入图片描述

2.1.3、转动电机，观察串口打印

第一次输出的cpr肯定不准确，因为电机上电为任意位置，
可以发送指令“2”读取任意时刻的cpr。

2.2、驱动ABZ电机M1

2.2.1、接线

在这里插入图片描述
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2.2.2、修改代码

在Myproject.h 中选择是否需要使用Z信号，然后修改cpr，
极对数按照实际写入，
voltage_sensor_align是电机零点校准时的电压值，需要根据电机功率设置，100W以内的电机基本属于小功率，可以设置的大一点，200W以上的属于大功率，设置的小一点。
如果不清楚电机功率，可以多试几个值，电源有电流显示的话观察下零点校准时的电流，只要在0.2A — 0.8A这个范围内就行，电流太小电机无力，校准可能不准确，电流太大电机会发热，容易损坏电机。
初次调试请选择 Type_voltage 模式，因为可以跳过电流环，电流环的PI参数非常难设置。
云台电机请选择 Type_voltage 模式，电机转速低且电流小，检测电流反而增加误差。
速度环的PI请自行设置，不清楚可以先把速度I参数设置为0，只用速度P参数，先让电机转起来再说。不同电机的PI参数不相同，具体请百度。

以下参数针对2804电机，编译后下载，

2.2.3、串口发送指令，观察电机运行

在这里插入图片描述

2.3、驱动ABZ电机M2

A—SCL2(PB10)、B—SDA2(PB11)、Z—SWD(PA13)，
其实最初的设计是打算接PA11引脚的，但是调试代码的时候发现PB11和PA11是同一个中断源EXTI_Line11，并且在中断代码中无法区分，所以用SWD(PA13)来代替。
SWD(PA13)并没有设计外部上拉电阻，反复测试后确定只要代码中打开了内部上拉也可以的。
只是占用SWD后不能再用ST-link下载代码了，请大家使用串口下载。
串口下载的方法在 SimpleFOC移植STM32（二）—— 开环控制的第3.2小节有说明，不清楚的可以去查看。

接线：
在这里插入图片描述
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