stm32和电机开发（直流有刷电机和步进电机）

Posted 2022-06-28 嵌入式-老费

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        很多的课程都喜欢把电机原理完完整整讲一遍。但是对于控制的同学，这部分内容是否真的需要值得商榷。做电机控制，大部分都是在学了stm32之类的mcu之后才开始进行的。这部分，不如按照个人认知习惯去学习或许效率更高。

1、直流有刷电机和步进电机

        虽然直流无刷电机bldc、pmsm这两类电机似乎更有技术含量一点，但是从学习角度来说，直流有刷电机和步进电机是最合适的。说到直流有刷电机，大家可以把它想象成小时候玩具上的电机。上面会有一个正负极，分别连接在电源两侧。如果是正着接，那么电机就正转；如果反着接，就反转。

        步进电机，看的比较多的是二相四线步进电机，可以简单看成两对正负线。如果要步进电机转起来，只需要定时给一定数量的方波即可。比如一个方波发送出来，电机就转到1.8°。只要不停给pwm方波，电机就会一直转下去。

2、直流有刷电机和直流无刷电机bldc

        接口上看，前者一般就正负极接口；bldc一般有三个接口，分别是u、v、w。

3、控制方法

        拿直流有刷电机来说，如果是直接接到电源两侧，那么满功率下肯定有一个最大转速。在这个最大转速的基础上，大家试想一下，把电源切分成一段一段的高低方波。比如说，把1s时间切分成1000份，1ms的时间内，有一部分时间供电，一部分时间不供电，这样电机的速度是不是就可以从最大转速降下来了。如果要提速，那就增加供电的时间比例；如果要降速，那么就降低供电的时间比例，这样是不是就可以达到我们的目的了。

        而对步进电机来说，控制方法就更简单了。如果要速度快一点，是不是单位时间内发送更多的方波个数就好了；慢一点，就发送少一点的方波。

4、反馈控制

        上面说到了电机控制。但是，如何保证控制的有效性呢？比如对直流有刷电机来说，我们希望保持在一个恒定的速度，那么除了调节方波之外，还需要什么呢？是不是需要一个测量传感器。这个传感器会告诉我们当前的速度是多少。现实中，这个传感器叫编码器。因为电机控制有一定延时，这是如果测量发现速度慢了，就增加供电比例；如果快了，就减少供电比例。这个过程，把它写成代码做到stm32里面就成了自动调速系统了。

5、用驱动板实现电机控制

        之前说到会把电源切分成一段一段的方波。这个过程是怎么完成的，那就是驱动板。在这之前，需要了解控制信号和驱动信号的区别。控制信号，这个Control电压一般很小，小到几伏就可以；但是驱动信号，这个就很大，一般会有几十、几百、上万伏都有可能。所以驱动板就相当于一个开关，开通后，外界电源直接传递给电机；关闭后，切断外界电源和电机的联系。

6、电机控制的目标

        电机控制目标一般就三个，扭矩或电流、速度、距离。这里面精度的保证主要来源于编码器和控制算法。评价电机好坏有很多指标，比如响应时间、精度等等。