使用 DM320T、Raspberry Pi 3B 和 MATLAB 进行步进电机控制

Question

我需要帮助解决我的步进电机控制设置问题。我正在尝试以给定的速度将步进电机旋转一定角度。我连接并按如下方式对设置进行了编程，但我无法让步进电机移动。我怀疑这是我的代码，但是，我在网上找到了很少的编码资源。如有任何帮助和/或建议，我将不胜感激。

连接和接线：

MATLAB 程序：

clear all;  clc;
MainRasp = raspi('192.168.1.134', 'pi','raspberry');
ENA = 4;
DIR = 17;
PUL = 18;

configurePin(MainRasp, PUL, 'DigitalOutput');
configurePin(MainRasp, DIR, 'DigitalOutput');
configurePin(MainRasp, ENA, 'DigitalOutput');

writeDigitalPin(MainRasp, PUL, 1);
writeDigitalPin(MainRasp, DIR, 0);
writeDigitalPin(MainRasp, ENA, 1);

angle = 40;
steps_per_rev = 100;
micro_step = 8;

angle_per_step = 360/(steps_per_rev*micro_step);
numSteps = floor(angle/angle_per_step);

for step = 1:numSteps
    writeDigitalPin(MainRasp, PUL, 1);
    pause(0.001);
    writeDigitalPin(MainRasp, PUL, 0);
    pause(0.001);    
end

更新： 我的连接和程序是正确的。我发现我使用的步进电机驱动器（DM320T）需要 PUL 的 4-5v（高）数字信号电压。但是，树莓派数字引脚输出 0-3.3v。实际上，DM320T 仍将其读取为低电平。

因此，我改用了 Arduino Micro，它的数字引脚电压为 0-5v，能够提供 PUL 的要求。

感谢所有评论的人。

Answer 1

快速总结：如果您将 Pi 的 3.3V 电源轨连接到 320T 上的 OPTO 引脚，而不是将 Pi 的 5V 电源连接到 320T 上的 OPTO 引脚，这将起作用。此外，以您所做的方式连接 5V 引脚可能会损坏 Pi，因为它可能导致 Pi GPIO 引脚上的电压 > 3.3V。当您将 OPTO 连接到 Pi 的 5V 电源轨时，Pi 的大约 3.2V 的 GPIO“高”输出显然不足以阻止电流流过 DM320T 的光隔离器（5V - 3.2V 足以为发光供电二极管），因此即使在高输出的情况下，Pi 的 GPIO 也无法关闭光隔离器。但是当 OPTO 只有 3.3V 时，高 GPIO 输出会阻止电流流过光隔离器，而低 GPIO 输出则允许！

长答案：

我使用具有标称 3.3V GPIO 输出的 Pi Zero W 以两种方式控制带有 DM320T 板（由 StepperOnline 出售）的步进电机。第一种方式不涉及外部元件，第二种方式涉及额外的光隔离器。

初步评论：我不建议在电机电源侧和光隔离逻辑侧之间连接地。这不是必需的，并且可能会破坏光隔离的目的，具体取决于您的电源设置方式。所以摆脱它。如果电机电源和 Pi 电源已经共用一个地线，则此注意事项不适用，但一般没有理由共用此地线。

第二条评论：如果 GPIO 的输入电压高于 3.3V，Pi 可能会损坏。以您显示的方式将 +5 连接到 OPTO 可能会损坏 Pi，因为在连接到 Pi GPIO 引脚的 PUL、ENA 和 DIR 上看到的电压基本上是 5V 减去内部光电两端的电压降320T 中的隔离二极管，在我的测试中超过 4V。一旦电流流入 GPIO，由于 320T 中的内部电阻，电压会下降，但这仍然不安全，可能会损坏 Pi。

第一种方法，无附加组件：确保 320T 的逻辑侧和电机电源侧之间没有共用接地。将 320T OPTO 连接到 Pi 3.3V 电源（例如引脚 1）。将 320T PUL 连接到 Pi 上的 GPIO，并以合理的速率在 Pi 上输出脉冲。即使 320T 上的 DIR 和 ENA 未连接，电机也应该旋转，因为 ENA 默认启用。首先对此进行测试并验证它是否正常工作。注意：Pi GPIO 上的低输出会导致电流流过 320T 的光隔离器，并被 320T 视为“开启”。所以基本上脉冲的感觉是相反的。这应该不是问题，但在构建脉冲时要注意它。虽然 320T 需要在逻辑电源输入 OPTO 上使用 5V 电源，但我尝试过的样品可以使用 Pi 的 3.3V 电源输入。您发现的其他一些 320T 很可能无法在此配置中工作，您必须使用下面的替代方法。但根据我对电路的检查，它通常应该在 Pi 的 3.3V 输入到 320T 上的 OPTO 的情况下可靠地工作。

第二种方法，带外部组件：使用额外的 817 光隔离器，很容易用来自 Pi 的 +5 为 320T 逻辑侧电源输入 (OPTO) 供电，并灌入 PUL、ENA , 和 320T 的 DIR 线连接到单独的 817 的输出侧（引脚 4 到 PUL、ENA 或 DIR，引脚 3 到逻辑侧接地）。通过一个电阻（比如 330 欧姆）将 Pi 的单独 GPIO 输出连接到 817s 的输入端。当 GPIO 变为高电平时，光隔离器将触发并打开输出，将 320T 信号拉低。注意：至关重要的是，来自 Pi 的 +5 只能到达 817 的输出端。如果以某种方式将 +5V 施加到 GPIO 输入上，您可能会损坏 Pi 上的输入，或者可能损坏整个 Pi。

这两种方法在我的测试中都能可靠地工作。

提醒：320T的光隔离逻辑输入侧的地线没有必要连接到电机控制侧。