JC4805快速入门

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#电机驱动器

于 2024-10-05 17:32:45 首次发布

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一、产品概述

JC系列直流无刷电机驱动器采用32bit、主频200MHz、带FPU（浮点运算单元）的高性能MCU，结合优化后的ODrive技术，可以实现电机的高精度、高响应、大扭矩应用场景，让您体验最新FOC技术的澎湃动力！

二、驱动器参数

2.1、产品尺寸

在这里插入图片描述

2.2、技术参数

在这里插入图片描述

三、接口说明

在这里插入图片描述

3.1、电源接口

电源设计耐压为 50V，推荐工作电压 7-36V，如果是小功率云台电机，工作电压可适当
提高，但不得高于 45V。
CAN 接口与其它 CAN 设备连接时，CAN_H 接 H 信号，CAN_L 接口 L 信号。
板子背面有 120Ω电阻短接点“CAN+R“，通信网络中如需接入 120Ω电阻，短接焊点即
可。

3.2、电机接口

电机三相线与ABC连接，三相线可随便接，相线顺序改变后需要重新对电机进行校准。

3.3、USB接口

通过Type-C接口与上位机连接，可设置电机参数和控制电机转动。

3.4、1# SPI 接口

接电机轴的磁编码器，3V3 接正极，GND 接负极，CSn/SCK/MISO/MOSI 分别与编码器
的信号一一对应连接。
目前支持 SPI 接口的 AS5047P、MT6701、MA730、TLE5012B、MT6835 几种编码器，
可根据用户需求扩展。

3.5、Hall 接口

Hall 接口共用 1#SPI 接口，Ha /SCK，Hb/MISO，Hc/MOSI。
在这里插入图片描述

板子背面有 3V3 和 5V 的跳线，默认短接 3V3。如果有霍尔传感器必须用 5V 供电，可
以短接 5V，同时断开 3V3（注意，5V 和 3V3 不能同时短接）。如果霍尔信号须接上拉电阻，
R10、R11、R12 焊接 3.3K 电阻，默认不焊接。
在这里插入图片描述

3.6、ABZ接口

ABZ 接口可接磁编码器或光栅编码器的 AB 或 ABZ 接口。既可以接电机轴的 AB 编码
器，也可以接输出轴的 AB 编码器。
板子背面有 3V3 和 5V 的跳线，默认短接 3V3。如果有光栅编码器必须用 5V 供电，可
以短接 5V，同时断开 3V3（注意，5V 和 3V3 不能同时短接）。
电机轴为 ABZ 编码器，电机校准后的参数无法保存，需要每次上电都校准。

3.7、2# SPI 接口

用于双编配置，接输出轴的磁编码器。
目前支持 SPI 接口的 AS5047P、MT6701、MA730、TLE5012B、MT6835 几种编码器，
可根据用户需求扩展。
下面7.2小节有详细的双编配置说明。

3.8、USART接口

默认波特率115200，可通过当前接口设置参数并控制电机，提供有《JC系列串口通信协议》。
可通过USART接口升级固件。

3.9、电机温度检测

使用10K的1%精度NTC热敏电阻，焊接在两个过孔中。

3.10、状态指示灯

绿色为电源指示灯，上电常亮，
蓝色为运行指示灯，1 秒周期闪烁，
红色为故障指示灯，正常情况下不亮，故障时常亮。

四、硬件接线

电源线注意正负极；
电机三相线随便接；
驱动板的 SPI 接口和编码器的 SPI 接口两边的信号要一一对应。
Type-C 接入电脑后虚拟为 com，“USB 转串口”的驱动已集成在 windows 系统内，不需
要安装驱动。（如果不能识别，请尝试更换 Type-C 数据线）
如果接 CAN 通信，黄色接 H，绿色接 L

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五、软件操作

5.1、设置参数

在这里插入图片描述

根据实际使用的电机设置以上参数，如有不了解的参数，请看《设置参数说明》文档。
点击【保存并重启】，驱动器保存参数并重启。如果驱动板是通过 USB 和电脑连接，串
口号也会重启，请点击【断开连接】和【连接设备】，再次连接上驱动器。
设置好的参数可以通过【参数导出】保存起来，以后使用【参数导入】。导出和导入的
参数包含了本页面的基本参数和校准电机页面的高级设置参数。

5.2、校准电机

切换到校准电机界面，注意，校准时电机不能带负载，否则校准容易出错。
在这里插入图片描述

校准电机
点击【校准电机】，显示“校准中…”,
1、如果是“High Current”类型电机，电机先“嘀”一声测量电阻电感（耗时约5秒），然后再正转一圈反转一圈（耗时约10秒），校准完成，总计约15秒。
2、如果是“Gimbal”类型电机，电机直接正转一圈反转一圈，校准完成，约10秒。
3、Hall电机校准时多了两个校准步骤，需要更多时间，请耐心等待。
校准期间如有错误，驱动器停止校准同时故障灯（红灯）点亮。
查看校准结果
点击【读取参数】，如果电机还没有校准，提示“尚未校准”；如果电机正在校准，提示“校准中…”，如果校准完成，提示“校准成功”；如果校准错误，提示“校准失败”。
“上电是否进入闭环”打勾，以后上电电机直接进入闭环模式；如果不打勾，需要发送“进入闭环”指令才能进入闭环模式。
注意，电机必须校准成功，才能上电后进入闭环模式。
ABZ编码器必须每次上电后校准一次，此处不要打勾，否则上电提示故障。
保存校准
待电机校准成功后，点击【保存校准】，校准结果保存到驱动板，以后上电可以不再校准（ABZ编码器除外）。

5.3、运行调试

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设置原点
把电机转到指定位置，点击【设置原点】，当前绝对角度为 0，同时重启。下图：

进入闭环
如果驱动板已经设置了“上电后进入闭环”，重启后直接进入闭环状态，否则点击【闭环模式】，电机进入闭环状态。下图:

实时显示
点击【打开实时】，软件左上边显示实时数据，曲线显示实时速度。下图：

发送位置
“绝对位置”输入角度，点击“发送”，电机转到指定角度；也可以设置 PVT 指令，电机以设置的速度和扭矩转到目标角度。下图：

切换控制模式
切换为”速度模式“，点击”发送“，然后设置速度，点击”发送“，电机按照设定速度转动。下图：

调整PI参数
如果电机控制不稳定，可尝试调整 PI 参数，对比控制效果。
一般负载小的时候 PI 参数小，负载大的时候 PI 参数调大。调试时先把速度 I 参数设置为 0，只调速度 P 参数，待调试稳定后再逐渐增加速度 I 参数。
无论是位置模式还是速度模式，都必须在电机静止时设置，“发送到 RAM”，先测试确定参数控制效果可以后，点击“保存”。下图：

5.4、故障码说明

电机运行过程中可能会出现各种故障，在实时显示中可以读出“错误标志“，故障标志为16进制显示，下面说明各bit代表的故障：
在这里插入图片描述

六、CAN模块操作

JC4805的CAN通信为标准帧，波特率默认1M（可通过 UART 接口修改），

6.1、使用CANable

通过 USB 调参以后，您可以使用任何一款 CAN 模块，通过逐条发送指令的方式控制驱动器，比如 CANable：
在这里插入图片描述

6.2、指令示例

标准帧，默认波特率1M

1、读取电压：帧 ID: 0x601，长度 8 数据：4B 00 04 00 00 00 00 00
回复：帧 ID: 0x581，长度 8 数据：4B 00 04 00 00 78 00 00 (12.0V)
2、进入闭环：帧 ID: 0x601，长度 8 数据：2B 00 A2 00 00 01 00 00
回复：帧 ID: 0x581，长度 8 数据：2A 00 5C DD 00 00 00 00
3、绝对位置 0°：帧 ID: 0x601，长度 8 数据：23 00 23 00 00 00 00 00
回复：帧 ID: 0x581，长度 8 数据：2A 00 5C DD 00 00 00 00
4、绝对位置 360°：帧 ID: 0x601，长度 8 数据：23 00 23 00 00 00 8C A0
回复：帧 ID: 0x581，长度 8 数据：2A 00 00 00 00 00 00 00
5、PVT 指令，速度 150rpm 力矩 60%转到-360°，数据：25 FF FF 73 60 00 96 3C
回复：帧 ID: 0x581，长度 8 数据：2A 00 8C A1 00 00 00 00
6、PVT 指令，速度 60rpm 力矩 80%转到 0°，数据：25 00 00 00 00 00 3C 50
回复：帧 ID: 0x581，长度 8 数据：2A FF 73 5F 00 00 00 00
7、切换为速度模式：帧 ID: 0x601，长度 8 数据：2B 00 60 00 00 01 00 00
回复：帧 ID: 0x581，长度 8 数据：2A 00 00 00 00 00 00 00
8、设置速度 500rpm：帧 ID: 0x601，长度 8 数据：23 00 21 00 00 00 C3 50
回复：帧 ID: 0x581，长度 8 数据：2A FF FF FD 00 00 00 00
9、设置速度 0rpm：帧 ID: 0x601，长度 8 数据：23 00 21 00 00 00 00 00
回复：帧 ID: 0x581，长度 8 数据：2A B9 07 AD 01 F4 00 00
10、切换为位置梯形轨迹：帧 ID: 0x601，长度 8 数据：2B 00 60 00 00 02 00 00
回复：帧 ID: 0x581，长度 8 数据：2A BA F6 7B 00 00 00 00
11、相对位置 360°：帧 ID: 0x601，长度 8 数据：23 00 25 00 00 00 8C A0
回复：帧 ID: 0x581，长度 8 数据：2A BA F6 7B 00 00 00 00
12、空闲模式：帧 ID: 0x601，长度 8 数据：2B 00 A0 00 00 01 00 00
回复：帧 ID: 0x581，长度 8 数据：2A BB 83 1B 00 00 00 00
13、重启：帧 ID: 0x601，长度 8 数据：2B 00 A5 00 00 01 00 00
回复：帧 ID: 0x581，长度 8 数据：2A BB 82 DF 00 00 00 00

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6.3、其它

更多CAN指令操作，请看《JC系列CAN通信说明》。

七、高级设置

校准电机界面有 step/dir 设置和双编码器设置。
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7.1、step/dir 设置

step/dir 模式，需要电机设置为位置模式，请先把电机的基本参数配置并测试好。
接口共用 ABZ 接口，当 step/dir 模式设置后，ABZ 引脚被占用。输入信号电压兼容 3.3V-5V，推荐 3.3V。
A 引脚接 step 信号，脉冲信号频率范围 50Hz—20KHz，轮毂电机实测 100HZ—1KHz。
B 引脚接 dir 信号，高电平为正转，低电平反转。
C 引脚接使能信号，高电平进入闭环模式，低电平进入空闲模式。

7.2、双编码器设置

打勾【使能第二编码器】，其它四个参数设置与电机轴编码器相同。使能第二编码器后，电机的实时速度和实时位置，都自动切换为第二编码器的状态；设置的目标速度和目标位置也都为第二编码器的目标值。
在这里插入图片描述
7.2.1、电机轴编码器接口
1#SPI 为电机轴编码器接口，Hall 信号也接在这个接口上，Ha /SCK，Hb/MISO，Hc/MOSI。

7.2.2、输出轴编码器接口
2# SPI 为输出轴磁编码器接口。
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7.2.3、参数配置

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7.2.4、操作流程
保存参数后【校准电机】。校准完成后【读取参数】，如果校准成功，点击【保存校准】，以后上电不用再校准。
切换到运行调试界面，【闭环模式】，设置目标值，观察电机转动。
注意，在有减速机的情况下，双编的 PI 参数，远大于单编时的设置，调参时请注意。

7.3、霍尔电机 +AB 信号设置

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7.3.1、Hall 接口
Hall 信号接 1#SPI 接口， Ha /SCK，Hb/MISO，Hc/MOSI。

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板子背面有 3V3 和 5V 的跳线，默认短接 3V3。如果有霍尔传感器必须用 5V 供电，可以短接 5V，同时断开 3V3（注意，5V 和 3V3 不能同时短接）。如果霍尔信号须接上拉电阻，R10、R11、R12 焊接 3.3K 电阻（默认不焊接）。
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7.3.2、AB 接口
ABZ 接口可接磁编码器或光电编码器的 AB 或 ABZ 接口。既可以接电机轴的 AB 编码器，也可以接输出轴的 AB 编码器。
板子背面有 3V3 和 5V 的跳线，默认短接 3V3。如果有光电编码器必须用 5V 供电，可以短接 5V，同时断开 3V3（注意，5V 和 3V3 不能同时短接）。
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对于差分 AB 信号，只接 A+、B+即可。

7.3.3、参数配置
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7.3.4、操作流程
保存参数后【校准电机】，hall 电机校准时间稍长，请耐心等待。校准完成后【读取参数】，如果校准成功，点击【保存校准】，以后上电不用再校准。
切换到运行调试界面，【闭环模式】，设置目标值，观察电机转动。

八、配置参数说明

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设备连接

点击“刷新”，选择对应的COM，点击“连接设备”，软件左下角会提示“连接成功”。驱动板出厂默认ID为1，波特率保持默认即可。下图：

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基本设置

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设置ID：如需CAN组网，可以设置不同的ID号，设置范围1-127；串口通信不区分ID，
串口波特率：9600、38400、57600、115200(默认)、230400、460800、921600，
CAN波特率：10k、20k、50k、100k、125k、250k、500k、800k、1M(默认)，

电机设置

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电机类型：电机的相电阻小于2Ω的为“High Current”，大于2Ω的为 “Gimbal”，实际应用中大于1Ω的都设置为“Gimbal”。
极对数：电机磁极对数叫极对数，注意区分“极数”和“极对数”两个概念，
校准电流：电机校准时的电流，对于High Current电机，就是电流的采样值；对于Gimbal电机，会把校准电流等比例为占空比，比如电源电压12V，校准电流为3，那么校准时的pwm占空比固定为25%。实际操作中，根据经验设置校准电流，如果设置的太小，电机没劲，校准时转不动，校准容易出错；如果校准电流设置的太大，电机发热，可能损坏电机和板载MOS。
编码器类型：目前支持Hall/ABZ/AS5047P/MT6701/MA730/TLE5012B/MT6835 /Sensorless，根据实际应用选择。
编码器cpr：SPI接口的磁编码器已经固定了cpr无需设置；ABZ信号的cpr根据实际设置；霍尔电机的cpr=极对数x6；无感电机不需要设置cpr，不用管即可。
编码器带宽：一般使用默认值1000即可，霍尔电机cpr较低，需要设置小一点，比如轮毂电机设置为100，常用的2对极霍尔电机设置为50—60。
校准最大电压：电机校准时用于测量相电感，一般使用默认值2，对于电感比较大的电机，可以设置偏大一点，比如轮毂电机设置为5。
电机方向：设置反向，电机反转。
力矩常数：电机的力矩常数，用于力矩模式。如果不清楚电机参数，可使用默认值。
SPI波特率：有些spi接口编码器，接线特殊，或电磁环境恶劣，需调整波特率，达到最佳读取效果，正常使用默认值。
输出限制：限制电机的堵转电流，降低功率减少电机发热。限制的是Id/Iq输出，所以此处电流值并不是母线电流。使用时请多次对比测试，找到适合自己电机的限制值。对这个参数不熟练的，也可以通过PVT指令中的扭矩百分比限制最大输出。
KV值：只对无感电机Sensorless有效，其它类型电机不用管。

控制设置

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控制模式：力矩、速度、位置梯形轨迹、位置平滑滤波、位置直通模式、低速大扭模式。
- 位置梯形轨迹：默认“最大速度”参数为梯形轨迹模式的最大速度，可通过PVT指令中的速度设置梯形轨迹的最大速度，“梯形轨迹加速度”控制电机速度上升斜率， “梯形轨迹减速度”控制电机速度下降斜率，如下图：
- 位置平滑模式：受“最大速度”、“滤波带宽”两个参数的约束，从下图曲线可以看出，电机快速启动，缓慢停止。调整“滤波带宽”实现不同的停止速度，如下图：
- 位置直通模式：直接把设置的目标位置传入运算，电机反应速度最快，但缺乏上升和下降缓冲，电机转动比较生硬。
- 低速大扭模式：在速度模式下，如果设置速度过低，电机没劲转不动。低速大扭模式可以使电机在超低速时仍保持最大扭矩，速度低至0.01rpm，但受限于单浮点数精度，电机的转动范围受限，如下图：
最大速度：限制电机运行时的最大速度，对所有控制模式有效。最大速度不能设置的太小（比如100rpm），否则PID运算受限，电机反应变慢。
力矩爬升率：只对“力矩模式”有效，控制电机运行时力矩增加和减小时的斜率。
速度爬升率：只对“速度模式”有效，控制电机运行时速度增加和减小时的斜率。
滤波带宽：只对“位置平滑模式”有效，类似电机减速时的加速度，值越大电机停止的越快，但如果值太大停止速度过快，就失去了平滑的意义。默认值为4，一般设置2-10之间。
位置Kp：对所有位置模式有效，P参数是经验值，默认40，尽量不要修改。
速度Kp、Ki：对“速度模式”和所有位置模式有效，PI参数是经验值，请根据实际应用设置。
转动惯量：电机的转动惯量和阻尼系数比较相似，都可以用这个参数表达，实际应用中这个参数很难量化，所以调试电机时，可以像PI参数一样多次尝试，找到最佳值。
梯形轨迹加速斜率：限制梯形轨迹的上升斜率。
梯形轨迹减速斜率：限制梯形轨迹的下降斜率。