步進(jìn)小車這個(gè)想法源于一次智能車比賽：規(guī)則要求小車要不借助引導(dǎo)線走一段直線和精確地轉(zhuǎn)向，于是用一般直流電機(jī)嘗試了一段時(shí)間發(fā)現(xiàn)各種方法都不太理想，問(wèn)題的根源還是在于對(duì)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制不夠精確;于是就想能不能采用步進(jìn)電機(jī)來(lái)從根本上解決這個(gè)問(wèn)題。
一般我們接觸到的步進(jìn)電機(jī)大都分為兩種：一種是這種圓形帶減速機(jī)構(gòu)的微型步進(jìn)電機(jī)，如圖:
這種電機(jī)通過(guò)減速機(jī)構(gòu)獲得了較大的力矩，但是最高轉(zhuǎn)速非常有限，做小車顯然不合適;
另一種就是這種體型比較大的方塊塊，如圖：
這種電機(jī)體積、重量、功率都較大，但是在較高轉(zhuǎn)速下還能維持一定力矩，看起來(lái)還不錯(cuò)，所以就選它啦。
從X寶上購(gòu)入兩個(gè)二手42型步進(jìn)電機(jī)(新的太貴啦)，所謂42型就是只電機(jī)的邊長(zhǎng)為42mm，大家可以根據(jù)小車大小選不同的型號(hào)，順便在買兩個(gè)配套的電機(jī)座，不然安裝很麻煩的。
根據(jù)電機(jī)座在小車地盤(pán)上打孔，把電機(jī)裝上，效果如下：
值得注意的是：由于我們的步進(jìn)電機(jī)是2相4線制，所以兩個(gè)電機(jī)總共需要8通道的驅(qū)動(dòng)單元，而一個(gè)我們常用的L298芯片只有4個(gè)單元，所以我們需要準(zhǔn)備兩個(gè)L298芯片。
聯(lián)系到實(shí)際中的實(shí)現(xiàn)也很簡(jiǎn)單，我們只要在L298的4個(gè)端口產(chǎn)生像上圖中的時(shí)序就行了，我做出來(lái)之后是這樣：
這樣做了之后，電機(jī)確實(shí)如期望的那樣轉(zhuǎn)起來(lái)了，不過(guò)同時(shí)又出現(xiàn)了一個(gè)大問(wèn)題：電機(jī)和L298芯片就像插上的烙鐵一樣迅速升溫直到燙手。而且轉(zhuǎn)速越低越燙，我猜想原因應(yīng)該是這樣，在電機(jī)的兩步之間，也就是上圖中兩根綠線之間，有一段時(shí)間，(也就是電機(jī)完成單步轉(zhuǎn)動(dòng)之后到下一次轉(zhuǎn)動(dòng)之前的時(shí)間)，電機(jī)幾乎是處于靜止的狀態(tài)，而這段時(shí)間線圈里的電流就會(huì)迅速增長(zhǎng)，導(dǎo)致發(fā)熱;
通過(guò)查閱網(wǎng)上成熟的步進(jìn)電機(jī)控制器設(shè)計(jì)，我發(fā)現(xiàn)他們的解決辦法大都是通過(guò)檢測(cè)相電流，然后調(diào)節(jié)PWM頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)不讓電機(jī)通過(guò)過(guò)大的電流;
所以我們也必須增加一路PWM來(lái)保證電機(jī)的安全，通過(guò)實(shí)驗(yàn)我發(fā)現(xiàn)，不用電流檢測(cè)而是用軟件來(lái)模擬產(chǎn)生pwm的簡(jiǎn)易方法，也可以取得不錯(cuò)的效果，所以通過(guò)調(diào)試，最終的驅(qū)動(dòng)波形如下圖：
最上面為pwm控制，同時(shí)接在L298的EnA和EnB兩個(gè)端口;從上圖能看到，我把兩步之間的時(shí)間分成了兩部分，一部分是電機(jī)正在轉(zhuǎn)動(dòng)，pwm直接輸出高電平，保證轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)有足夠的力矩，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)完成后，開(kāi)始輸出pwm波，直到下一次轉(zhuǎn)動(dòng)開(kāi)始;而pwm的占空比是隨速度變化的，速度越低斬空比越小;而在接近最高轉(zhuǎn)速時(shí)就完全關(guān)閉占空比，來(lái)保證輸出力矩：
為了解決電機(jī)突然啟動(dòng)或停止導(dǎo)致小車抖動(dòng)，我還專門(mén)設(shè)計(jì)了一個(gè)啟動(dòng)/停止程序，波形如下：
電機(jī)速度慢慢升高，就可以有效消除抖動(dòng)
