实用的步进电机驱动电路(图)

有用的步进电机驱动电路概述定位的目的；同时可以通过掌握脉冲频率来掌握电机转动的速度和加速度，从而到达调速的目的。目前，对步进电机的掌握主要有由分散器件组成的环形脉冲安排器、软件环形脉冲安排器、专用集成PMM8713SI-7300A两相或四相功率驱动器，组成四相步进电机功率驱动电路，以提高集成度和牢靠性，步进电机掌握框图见1。1步进电机掌握系统框图硬件简介PMM8713PMM8713选择3种励磁方式，每相最小吸入与拉出电流为20mA，它不仅满足后级功率放大器的输入要求，而且在其全部输入端上均内嵌施密特触发电路，抗干扰力量强，其原理框图如图22PMM8713在PMM8713PMM8713有两种脉冲输入法：双脉冲输入法和单脉冲输入法。承受双脉冲输入法时，CP、CU两端分别输入步进电机正反转的掌握脉冲。当承受单脉冲输入时，步进电机的正反转方向由U/D鼓励方式掌握电路用来选择承受何种励磁方式。鼓励方式推断电路用于输出检测；而可逆环形计数器则用于产生步进电机在选定的励磁方式下的各相通断时序信号。SI-7300ASI-7300ASIP18步进电机功率驱动级电路可分为电压和电流两种驱动方式。电流驱动方式最常用的是PWM恒流斩波驱动电路，也是最常用的高性能驱动方式，其中一相的等效电路图如图33LM331/频率变换电路LM331LM331是美国国家半导体公司生产的双列直插式8脚芯片，只需接入几个外部元件就可以便利地构成电压/频率(V/F)变换电路，44四相步进电机功率驱动电路LM331f0=Vi/(IRt1RLt1由外接的定时元件Rt和Ctt1＝1.1RtCt，IR由内部周密电流源供给，IR＝1.9V/RS。故f0=ViRS/(2.09RtRLCt)。RS为可调电阻，它的作用是调整LM331的增益偏差。Ct为滤波电容，一般为0.01～0.1μF，在滤波效果较好的状况下，可使用1μF度系数的器件。应用举例用PMM8713步进电机环形安排器与SI7300A步进电机功率放大器设计了一个四相步进电机功率驱动电路PMM8713实行单脉冲输入、1-2相励磁方式，电路如图5所示。图中PD掌握端为SI7300A的输入电流I0调整端，可悬空或接高电平，接高电寻常可适当提高SI7300A的输出电流I0，在本应用系统中悬空使用。图中PMM8713的时钟脉冲输入信号由LM331(V/F)输出，方向掌握信号和步进电机的起停信号由窗口比较电路给出。5窗口比较电路窗口比较电路为步进电机供给方向掌握信号和步进电机的起停掌握信号，电路如图6所示。其中，U1、U2为数控等离子切割机弧压的上、下限电压，Ui为检测到的弧压。当Ui>U1，V3V4输出为低电平，V5输出为高电平；当U2<Ui<U1，V3V4V5Ui<U2，V3V4V5V3V4V5LM331方向掌握信号V3或V4输出端接PMM8713的C/D，掌握步进电机的正反转；U5输出端接PMM8713的复位端R，掌握步进电机的起停。LMM331(V/F)输出端f0接PMM8713的CK，为步进电机供给脉冲掌握信号。由此可见，当U2<Ui<U1V5Ui>U1或者Ui<U2V5U2<Ui<U1的范围内，从而保证UiU2<Ui<U1完毕语42BYG00924V。通过实践证明该步进电机功率驱动电路掌握系统构造简洁、性能稳定、效率高、矩频特性好，可广泛应用于小型机电一体化设备中。1.1.步进电机的工作原理该步进电机为一四相步进电机，承受单极性直流电源供电。只要对步进电机的各相绕组按适宜的时序1是该四相反响式步进电机工作原理示意图。1四相步进电机步进示意图SB接通电源，SA、SC、SD断开，B0、31、4C、D相绕组磁极产生错齿，2、5D、A相绕组磁极产生错齿。SC接通电源，SB、SA、SD断开时，由于C1、4号齿之间磁力线的作用，使转子转动，1、4C相绕组的磁极对齐。而0、3号齿和A、B相绕组产生错齿，2、5A、D相绕组磁极产生错齿。依次类推，产生错齿。依次类推，A、B、C、D四相绕组轮番供电，则转子会沿着A、B、C、D方向转动。四相步进电机依据通电挨次的不同，可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。单四拍与双四拍作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高掌握精度。2.a、b、c所示：2.步进电机工作时序波形图3步进电机驱动器系统电路原理图AT89C2051将掌握脉冲从P1口的P1.4～P1.774LS1490149014放大后掌握光电开关，光电隔离后，由功率管TIP122将脉冲信号进展电压和电流放大，驱动步进电机的各相绕组。使步进电机随着不同的脉冲信号分别作的晶振，选用较高晶振2下尽量减小AT89C2051对上位机脉冲信号周期的影响。3中的RL1～RL4为绕组内阻，50ΩD1～D4为续流二极管，使电机绕组产生的反电动势通过续流二极管(D1～D4)而衰减掉，从而保护了功率管TIP122不受损坏。在50Ω200μF流二极管串联的200Ω电阻可减小回路的放电时间常数，使绕组中电流脉冲的后沿变陡，电流下降时间变小，也起到提高高频工作性能的作用。3.软件设计该驱动器依据拨码开关KX、KY的不同组合有三种工作方式供选择：P3.7为正反转脉冲输入端。上位机(PC机或单片机)2条线相连。方式2为串行通讯方式：上位机(PC机或单片机)将掌握命令发送给驱动器，驱动器依据掌握命令自行完成有关掌握过程。方式3为拨码开关掌握方式：通过K1～K5的不同组合，直接掌握步进电机。当上电或按下复位键KR后，AT89C2051先检测拨码开关KX、KY的状态，依据KX、KY的不同组合，进入不同的工作1的程序流程框图与源程序。在程序的编制中，要特别留意步进电机在换向时的处理。为使步进电机在换向时能平滑过渡，不至于产生错步，应在每一20H单元的各位为步进电机正转标志位;21H也同时给反转标志位赋值;在反转时也如此。这样，当步进电机换向时，就可以上一次的位置作为起点反向运动，避开了电机换向时产生错步。41程序框图1源程序：MOV20H,#00H;20H单元置初值，电机正转位置指针MOV21H,#00H;21H单元置初值，电机反转位置指针MOVP1,#0C0H;P1口置初值，防止电机上电短路MOVTMOD,#60H;T1计数器置初值,开中断MOVTL1,#0FFHMOVTH1,#0FFHSETBET1SETBEASETBTR1SJMP$;***********1中断程序************IT1P:JBP3.7,FAN;电机正、反转指针;*************电机正转*****************JB00H,LOOP0JB01H,LOOP1JB02H,LOOP2JB03H,LOOP3JB04H,LOOP4JB05H,LOOP5JB06H,LOOP6JB07H,LOOP7MOVP1,#0D0HMOV20H,#02HMOV21H,#40HAJMPQUITLOOP1:MOVP1,#090HMOV20H,#04HMOV21H,#20HAJMPQUITP1,#0B0HMOV20H,#08HMOV21H,#10HAJMPAJMPQUITLOOP3:MOVP1,#030HMOV20H,#10HMOV21H,#08HAJMPQUITLOOP4:MOVP1,#070H,#070HMOV20H,#20HMOV21H,#04HAJMPQUITLOOP5:MOVP1,#060HMOV20H,#40HMOV21H,#02HAJMPQUITLOOP6:MOVP1,#0E0HMOV20H,#80HMOV21H,#01HAJMPQUITLOOP7:MOVP1,#0C0HMOV20H,#01HMOV21H,#80HAJMPQUIT;***************电机反转*****************FAN:JB08H,LOOQ0JB09H,LOOQ1JB0AH,LOOQ2JB0BH,LOOQ30CH,LOOQ4JB0EH,LOOQ6JB0FH,LOOQ7LOOQ0:MOVP1,#0A0HMOV21H,#02HMOV20H,#40HAJMPQUITMOVP1,#0E0HMOV21H,#04HMOV20H,#20HAJMPQUITP1,#0C0HMOV21H,#08HMOV20H,#10HAJMPQUITMOV21H,#10HMOV20H,#08HAJMPQUITLOOQ4:MOVP1,#050HM