基于单片机的步进电机细分技术(2)

单片机 步进电机

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电机步距角的细分。下面介绍基于Ａ髓９ｃ５ｌ单片机控制的斩渡恒流细分驱动方案及实现技术。

２．１步进电机细分电流波形的选择及量化

一般情况下，合成磁场矢量的幅值决定了步进电机旋转力矩的大小，相邻两合成磁场矢量之间的夹角大小决定了步距角的大小。因此，要想实现对步进电机恒转矩的均匀细分控制，就必须

合理控制电机绕组中的电流，使步进电机内部合

成磁场的幅值恒定。且每个进给脉冲所引起的合磁场的角度变化也要均匀。由于在空间彼此相差

２讪ｎ的ｍ相绕组。运行时将分别通以相位上相差

２衲ｎ而幅值相同的正弦电流，因此，合成的电流

矢量便在空间作旋转运动且幅值保持不变。这一

点对于反应式步进电机来说比较困难．’因为反应

式步进电机的旋转磁场只与绕组电流的绝对值有关。而与电流的正反流向无关。如果以比较经济

合理的方式对三相反应式步进电机实现步距角的任意细分．则绕组电流波形宜采用如图１所示的形式。即：

当Ｏ≤ｄ≤２面，３时；ｉ－－Ｌｓｉｎ俚；

当２训３≤Ⅱ≤４州３时，ｉｉ屯ｓｉｎ他１以）；当４１们≤俚≤２竹时，ｉ卢Ｏ；

其中，Ⅸ为电机转子偏离参考点的角度。若ｆｈ

滞后于‘打以，ｔ超前于‘２们，那么此时合成电

流矢量在所有区间，－、／３Ⅱ缸书／２，这将保证合

成磁场幅值的恒定．从而实现电机的恒转矩运行，而步进电机在这种情况下也最为平稳。将绕组电流根据细分倍数均匀量化后．所得的细分步距角也是均匀的。为了进一步得到更加均匀的细分步距角．可通过实验测取一组在通人量化电流波形时的步进电机细分步距的数据．然后对其误差进行插值补偿。以求得实际的补偿电流曲线。

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电机绕组电流波形圈

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方数据这些工作大部分要由计算机来完成。在取得校正后的量化电流波形之后，便可以相应的数字量存储于ＥＥＰＲＯＭ的不同区域。其量化的程度决定了细分驱动的分辨率。

。

２．２斩波恒流细分驱动方案及实现方法

斩波恒流细分驱动方案的原理是由单片机输出ＥＥＰＲＯＭ中存储的细分电流控制信号．并经Ｄ，

Ａ将其转换成模拟电压信号。再与取样信号进行

比较以形成斩渡控制信号从而。控制各功率管前级驱动电路的导通和关断，以实现绕组中电流的闭环控制，最终实现步距的精确细分。其系统框图如图２所示。

保护电路

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相制一守信一控号一●

前级驱动电路

步进电机

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绕组

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袭电路

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圈２斩建恒流细分驱动系统框图

（１）控制电路

步距角细分控制电路主要由Ａ，ｒ８９ｃ５１单片

机、晶振电路、地址锁存器、译码器、ＥＥＰＲＯＭ存储器及可编程键盘显示控制器Ｉｎｔｅｌ一８２７９等组成，单片机是该控制系统的核心．受控步进电机

的细分倍数、运行脉冲频率、正反转、运行速度、单次运行线位移、以及启停等的控制既可由

键盘输人。也可以通过与上位机的串行通信接口由上位机设置。状态显示部分可提供当前通电相、相电流大小、电机运行时间、正反转、当前运行速度、线位移及相关计数等的显示。并将工

作状态和数据传送给上位机。传感器（霍尔传感

器）用于检测计数器的当前值。单片机的主要功能是输出ＥＥＰＲＯＭ中存储的细分电流控制信号并进行Ｄ／Ａ转换。根据转换精度的要求。系统中的Ｄ，Ａ转换器既可以选择８位的，亦可选择１２位的。本控制系统选用的是８位Ｄ，Ａ转换器ＭＡ）【５１６。ＭＡＸ５１６它把４个ｎ／Ａ转换器与４个比较器组合在单个的ｃＭＯＳ芯片（ＤＩＰ２０封装）上，４个Ｄ／Ａ转换器共享一个参考输入电压ｙ。。每个转换器的输出

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