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DRV8302——用于Arduino UNO的高性能无刷电机驱动器

DRV8302 是一款高性能的无刷电机驱动板，能够支持持续放电电流15A，瞬间峰值电流27A。此外，它具有温度和过流保护，反电势和三相电流检测。它还可以使用3 相 PWM 信号驱动，这使得它于 SimpleFOC 库兼容。

注意📢

截止到现在（版本1.4.1 ），本库没有补充用于8302的电流环。电机力矩目前是直接由电压控制的。更多信息

以下是本例程所需硬件：

Arduino UNODRV8302AMT 103 encoder（编码器）GBM5108-120T

以下是 Arduino UNO 的接线示意图：

DRV8302

  • 像其他基于本库的无刷电机驱动板一样，此驱动板能接收3路PWM信号： 分别是 pwm a、b 和 c。这三路信号可以在 INHA、 INHB 和 INHC 三个引脚引入
  • 此外，连接使能引脚至引脚 EN-GATE
  • 配置无刷电机驱动板我们需要到三个引脚（图中左边紫部分色）
    • M_PWM ：高电平为3PWM模式，低电平为6PWM模式
    • M_OC ： 设置低电平使能过流保护
    • OC_ADJ ：可以通过模拟输入信号来调节过流保护的限幅值，如果你不需要此功能，可以将这个引脚拉成高电平
  • 可以从以下两个引脚读取错误信息
    • nFAULT ：驱动板故障状态时为高电平
    • nOCTW ：达到过流限制时为高电平

编码器

  • 通道 A 和 B 连接到外部中断引脚 2 和 3
  • 如果你的编码器有 index 信号，可以连接到任何可用的支持数字信号传输的引脚。这儿我们将其连接到引脚 4

电机

  • 电机 a相、 b 相和 c相直接连接到驱动板端子 OUTA、 OUTB 和 OUTC。

连接示例

Arudino 3PWM 代码

运行3路PWM输出的 DRV8302 板的代码与其他低功耗无刷直流电机驱动器的代码几乎完全相同。唯一的区别是 DRV8302 配置的过程。

因此，让我们首先从定义驱动板所使用的引脚开始：

// DRV8302 引脚定义
// 勿忘共地
#define INH_A 9
#define INH_B 10
#define INH_C 11
#define EN_GATE 8
#define M_PWM 6 
#define M_OC 5
#define OC_ADJ 7

变量 INH_A、 INH_B、 INH_C 和 EN_GATE 直接用于 BLDCDriver3PWM 类：

// 驱动实例
BLDCDriver3PWM driver = BLDCDriver3PWM(INH_A, INH_B, INH_C, EN_GATE);

另外的一些和基础配置不同是你需要增加以下代码在 setup() 函数中

// 用于DRV8302 的特定代码
// M_OC  - 使能过流保护
pinMode(M_OC,OUTPUT);
digitalWrite(M_OC,LOW);
// M_PWM  - 使能 3PWM 模式
pinMode(M_PWM,OUTPUT);
digitalWrite(M_PWM,HIGH);
// OD_ADJ - 设定最大允许电流值
// 最好用电压因数计算准确的值
pinMode(OC_ADJ,OUTPUT);
digitalWrite(OC_ADJ,HIGH);

其他部分都是常规运行无刷直流电机的 SimpleFOClibrary 代码。

完整例程代码为：

#include <SimpleFOC.h>

// DRV8302 引脚定义
// 勿忘共地
#define INH_A 9
#define INH_B 10
#define INH_C 11
#define EN_GATE 8
#define M_PWM 6 
#define M_OC 5
#define OC_ADJ 7

// 电机极对数设置
BLDCMotor motor = BLDCMotor(11);

// 驱动实例
BLDCDriver3PWM driver = BLDCDriver3PWM(INH_A, INH_B, INH_C, EN_GATE);

// 编码器实例
Encoder encoder = Encoder(2, 3, 8192);
// 通道A和B的回调函数
void doA(){encoder.handleA();}
void doB(){encoder.handleB();}

// 设定控制指令
Commander command = Commander(Serial);
void onMotor(char* cmd){ command.motor(&motor, cmd); }

void setup() {

  // 初始化编码器
  encoder.init();
  encoder.enableInterrupts(doA, doB); 
  // 连接编码器和电机
  motor.linkSensor(&encoder);

  // 用于DRV8302 的特定代码
  // M_OC  - 使能过流保护
  pinMode(M_OC,OUTPUT);
  digitalWrite(M_OC,LOW);
  // M_PWM  - 使能 3PWM 模式
  pinMode(M_PWM,OUTPUT);
  digitalWrite(M_PWM,HIGH);
  // OD_ADJ - 设定最大允许电流值
  // 最好用电压因数计算准确的值
  pinMode(OC_ADJ,OUTPUT);
  digitalWrite(OC_ADJ,HIGH);

  // 配置驱动器
  driver.voltage_power_supply = 12;
  driver.init();
  motor.linkDriver(&driver);

  // 选择FOC调制方式
  motor.foc_modulation = FOCModulationType::SpaceVectorPWM;

  // 设定控制类型：力矩
  motor.controller = MotionControlType::torque;

  // 设定速度PI
  motor.PID_velocity.P = 0.2;
  motor.PID_velocity.I = 20;

  // 设定速度低通滤波器时间常数
  motor.LPF_velocity.Tf = 0.01;

  // 角度环P
  motor.P_angle.P = 20;
  
  // 角度环速度限制
  motor.velocity_limit = 50;
  // 默认供电电压
  motor.voltage_limit = 12;

  // 通过串口在线监测电机状态
  // 在线检测用串口
  Serial.begin(115200);
  // 如果不需要，可以注释掉
  motor.useMonitoring(Serial);

  // 初始化电机
  motor.init();
  // 校准编码器并且启动FOC算法
  motor.initFOC();

  // 设定初始目标值
  motor.target = 2;

  // 设定电机ID值
  command.add('M', onMotor, "motor");
  
  _delay(1000);
}


void loop() {
  // 循环以设定FOC各相电压
  motor.loopFOC();

  // 用于设定外环 目标值
  // 速度，位置和电压
  // 如果没有设定具体参数可以用motor.target在循环外设置目标值
  motor.move();

  // 用户在线检测通讯
  command.run();
}

Arudino 6路PWM 代码

6路PWM输出情况下用 DRV8302 板，我们需要注意根据我们使用的微型控制板，正确的配置引脚。

下列为用于 Arduino uno 的引脚配置示例：

// DRV8302 引脚定义
// 勿忘共地
#define INH_A 5
#define INH_B 9
#define INH_C 11
#define INL_A 6
#define INL_B 10
#define INL_C 3
#define EN_GATE 8
#define M_PWM 6 
#define M_OC 5
#define OC_ADJ 7

上述引脚不适用于 stm32 Nucleo 驱动板。下列是针对该驱动板的引脚：

// DRV8302 引脚定义
// 勿忘共地
#define INH_A 7
#define INH_B 6
#define INH_C 5
#define INL_A 2
#define INL_B 3
#define INL_C 4
#define EN_GATE 8
#define M_PWM 9 
#define M_OC 10
#define OC_ADJ 11

变量 INH_A、 INH_B、 INH_C 、INL_A、 INL_B、 INHL_C 和 EN_GATE 直接用于 BLDCDriver6PWM 的类：

// 驱动实例
BLDCDriver6PWM driver = BLDCDriver6PWM(INH_A, INL_A, INH_B,INL_B, INH_C, INL_C, EN_GATE);

另外的一些和基础配置不同是你需要增加以下代码在 setup() 函数中：

// 用于DRV8302 的特定代码
// M_OC  - 使能过流保护
pinMode(M_OC,OUTPUT);
digitalWrite(M_OC,LOW);
// M_PWM  - 使能 6PWM 模式
pinMode(M_PWM,OUTPUT);
digitalWrite(M_PWM,LOW);
// OD_ADJ - 设定最大允许电流值
// 最好用电压因数计算准确的值
pinMode(OC_ADJ,OUTPUT);
digitalWrite(OC_ADJ,HIGH);

其他部分都是常规运行无刷直流电机的 SimpleFOC库 代码。

这是本例程的完整代码：

#include <SimpleFOC.h>

// DRV8302 引脚定义
// 勿忘共地
#define INH_A 5
#define INH_B 9
#define INH_C 11
#define INL_A 6
#define INL_B 10
#define INL_C 3
#define EN_GATE 8
#define M_PWM 6 
#define M_OC 5
#define OC_ADJ 7

// 电机极对数设置
BLDCMotor motor = BLDCMotor(11);

// 驱动实例
BLDCDriver6PWM driver = BLDCDriver6PWM(INH_A, INL_A, INH_B,INL_B, INH_C, INL_C, EN_GATE);

// 编码器实例
Encoder encoder = Encoder(2, 3, 8192);
// 通道A和B的回调函数
void doA(){encoder.handleA();}
void doB(){encoder.handleB();}

// 设定控制指令
Commander command = Commander(Serial);
void onMotor(char* cmd){ command.motor(&motor, cmd); }

void setup() {
    
  // 初始化编码器
  encoder.init();
  encoder.enableInterrupts(doA, doB); 
  // 连接编码器和电机
  motor.linkSensor(&encoder);

  // 用于DRV8302 的特定代码
  // M_OC  - 使能过流保护
  pinMode(M_OC,OUTPUT);
  digitalWrite(M_OC,LOW);
  // M_PWM  - 使能 6PWM 模式
  pinMode(M_PWM,OUTPUT);
  digitalWrite(M_PWM,LOW);
  // OD_ADJ - 设定最大允许电流值
  // 最好用电压因数计算准确的值
  pinMode(OC_ADJ,OUTPUT);
  digitalWrite(OC_ADJ,HIGH);

  // 配置驱动器
  driver.voltage_power_supply = 12;
  driver.init();
  motor.linkDriver(&driver);

  // 选择FOC调制方式
  motor.foc_modulation = FOCModulationType::SpaceVectorPWM;

  // 设定控制类型：力矩
  motor.controller = MotionControlType::torque;

  // 设定速度PI
  motor.PID_velocity.P = 0.2;
  motor.PID_velocity.I = 20;

  // 设定速度低通滤波器时间常数
  motor.LPF_velocity.Tf = 0.01;

  // 角度环P
  motor.P_angle.P = 20;
  
  // 角度环速度限制
  motor.velocity_limit = 50;
  // 默认供电电压
  motor.voltage_limit = 12;

  // 通过串口在线监测电机状态
  // 在线检测用串口
  Serial.begin(115200);
  // 如果不需要，可以注释掉
  motor.useMonitoring(Serial);

  // 初始化电机
  motor.init();
 // 校准编码器并且启动FOC算法
  motor.initFOC();

  // 设定初始目标值
  motor.target = 2;
  
  // 设定电机ID值
  command.add('M', onMotor, "motor");

  _delay(1000);
}


void loop() {
  // 循环以设定FOC各相电压
  motor.loopFOC();

  // 用于设定外环 目标值
  // 速度，位置和电压
  // 如果没有设定具体参数可以用motor.target在循环外设置目标值
  motor.move();

  // 用户在线检测通讯
  command.run();
}