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作者 | 嵌入式應(yīng)用研究院
素材來源 |Github
一、項目概況
CLN17 電機驅(qū)動器是一款開源、緊湊、高性能的閉環(huán)步進(jìn)電機驅(qū)動器，專為 NEMA17 外形尺寸電機設(shè)計。該驅(qū)動器提供先進(jìn)的功能，如靜音和平穩(wěn)的運動、高精度的位置控制和節(jié)能功能，使其成為各種應(yīng)用的理想選擇，包括機器人、CNC 機床和 3D 打印機。
二、板框圖
三、項目特點
(1)位置控制和精度
??? 閉環(huán)控制：電機驅(qū)動器支持閉環(huán)控制，集成編碼器進(jìn)行實時位置監(jiān)控和調(diào)整，確保在具有挑戰(zhàn)性的條件下實現(xiàn)精確運動。
?? 精細(xì)定位：0.01 度的卓越位置控制精度確保了位置信息的高效和低延遲處理，并將噪音降至最低，從而實現(xiàn)平穩(wěn)運行。
?? 極其精確的無傳感器泊車：先進(jìn)的無傳感器泊車算法無需額外的傳感器即可準(zhǔn)確定位電機，防止系統(tǒng)損壞。
?? 嵌入式 6 軸 IMU：LSM6DSO IMU 模塊通過 3 軸陀螺儀和 3 軸加速度計提供卓越的慣性測量功能，提供精確的運動反饋、系統(tǒng)振動檢測和應(yīng)急響應(yīng)。性能和效率
?? 自適應(yīng)轉(zhuǎn)矩控制和能源效率：電機驅(qū)動器根據(jù)負(fù)載要求調(diào)整扭矩，優(yōu)化能源效率，減少應(yīng)力并延長電機壽命。
?? 高性能：32 位 170MHz ARM Cortex-M4? 微處理器為應(yīng)用代碼提供了顯著的性能改進(jìn)和充足的功能。
??超靜音和平穩(wěn)運行：TMC2209超靜音驅(qū)動器可確保對噪聲和振動敏感的應(yīng)用安靜平穩(wěn)運行。
? 被動制動和續(xù)流：被動制動和續(xù)流功能可實現(xiàn)電機的平穩(wěn)減速和滑行，從而增強控制和效率。
(2)兼容性和模塊化
?? 開源方法：完全訪問硬件原理圖、PCB 布局、固件和軟件，促進(jìn)透明度、協(xié)作和創(chuàng)新，從而創(chuàng)建定制解決方案。
?? 增強的兼容性：多種連接選項，包括 UART、I2C、CAN 總線（支持 FD）和 USB2.0 Type-C（支持 PowerDelivery），有助于實現(xiàn)無縫通信并輕松集成到現(xiàn)有系統(tǒng)中。
?? 模塊化概念：各種配置滿足尺寸和性能要求，同時保持成本效益，支持?jǐn)U展板的附加功能。
?? 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)：支持網(wǎng)絡(luò)配置架構(gòu)，允許多個驅(qū)動程序相互連接，而無需額外的設(shè)備。
(3)安全可靠
?? 可靠運行：通過寬溫度范圍、診斷功能以及內(nèi)置的 ESD、電流限制、反極性、過載和 3.3V/5V IO 容差保護(hù)功能，確保可靠運行。
??? 增強的安全算法：增強的安全算法可智能監(jiān)控電機狀況，以保護(hù)電機系統(tǒng)和用戶免受潛在傷害。
? 具有實時時鐘的精確定時：專用的 HSE 和 RTC 時鐘晶振可確保對時間關(guān)鍵型任務(wù)的精確定時、可靠的代碼執(zhí)行和準(zhǔn)確的時間處理。
四、應(yīng)用場景
CLN17 步進(jìn)電機驅(qū)動器適用于廣泛的應(yīng)用，包括但不限于下列應(yīng)用。
(一)學(xué)習(xí)與研究
?? 學(xué)習(xí)平臺：開源設(shè)計和清晰的文檔提供了通用的電機控制學(xué)習(xí)解決方案，促進(jìn)了學(xué)生和教育工作者之間的創(chuàng)新和協(xié)作。例如：機械臂套件;太陽能跟蹤系統(tǒng)。
?? 實驗室設(shè)備：精度、安全性和反饋功能對于可靠操作、準(zhǔn)確結(jié)果和研究人員安全至關(guān)重要。例如：自動化液體處理系統(tǒng);精密樣品定位系統(tǒng)。
?? 協(xié)作機器人和學(xué)習(xí)系統(tǒng)：精確的軸位置和速度檢測使電機驅(qū)動器適用于協(xié)作機器人和學(xué)習(xí)系統(tǒng)，從而實現(xiàn)安全的人機協(xié)作。例如：用于社交互動的人形機器人;用于裝配任務(wù)的協(xié)作式機械臂。
(二)機器人和自動運動
??? CNC機床和3D打印機：精確和無差錯的定位對于CNC機床和3D打印機的精確制造至關(guān)重要。例如：高速或大幅面3D打印機;激光切割雕刻機;臺式數(shù)控銑床。
?? 機器人和自動化系統(tǒng)：精確的控制和運動提高了機器人和自動化的整體性能。例如：自主移動機器人;拾取和放置機器人系統(tǒng)。
?? 工業(yè)運動控制系統(tǒng)：可靠性和與工業(yè)接口的兼容性提高了工業(yè)運動控制的性能。例如：輸送系統(tǒng)和三角機器人;自動化裝配線。
(三)觸覺和穩(wěn)定
?? 觸覺和力反饋系統(tǒng)：精確的電流和力控制對于逼真的觸覺和力反饋體驗至關(guān)重要。例如：用于遠(yuǎn)程控制的遠(yuǎn)程操作系統(tǒng);具有力反饋的虛擬現(xiàn)實控制器。
?? 相機/望遠(yuǎn)鏡穩(wěn)定系統(tǒng)：相機和望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的穩(wěn)定方向依賴于精確的定位和位置保持，從而簡化了系統(tǒng)校準(zhǔn)，以實現(xiàn)精確的組件對準(zhǔn)。例如：電動望遠(yuǎn)鏡支架;攝像機滑塊。
該項目仍在開發(fā)中，無法保證所有項目材料都沒有錯誤，請大家持續(xù)關(guān)注更新。
Github開源地址：https://github.com/creapunk/CLN17
CLN17 Wiki：https://creapunk.com/
