基于单片机的步进电机细分技术(3)

时间：2025-04-03

单片机步进电机

第９卷第７期２００７年７月

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电压均可采用下式表示：

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其中，Ⅳ：０，ｌ，…．２５５。对应于８位ＤＡＣ的输入码ＤＯ—Ｄ７｛此处为细分电流控制信号）。这样，通过调节Ｐｍ的变化范围．便可调节步进电机绕组中电流的幅值。

（２）功率驱动电路

电路在工作中，步进电机细分电流控制信号的Ｄ，Ａ转换值Ｕｉ将输入到ＭＡＸ５１６内部各比较器Ｃ０＾茔Ｐｊ的同向输入端，绕组电流取样信号ｎ输入到ＣＯＭＰｉ的反向输入端。斩波恒流驱动采用固定频率的方渡用比较器输出信号调制成斩波控制信号，以控制绕组的通电时间，从而使反馈电压ｎ始终跟随Ｄ／Ａ转换输出的控制电压“。合理选择续流回路可使绕组中的电流值在一定的平均值上下波动，且波动范围不大。调制选用的方渡信号频率为２１．７４ｋＨｚ，可由ＡＴ８９Ｃ５１的Ｐ２．５ＰＷＭ端产生。由于各相是同频斩渡。故不会产生差拍现象，从而消除了电磁噪声。电流取样信号可由精密电流传感放大器ＭＡ）【４７１产生。ＭＡｘ４７ｌ同时具有电流检测与放大功能．从而大大方便了整个电路的设计与调试。功率开关管是功放电路中的关键部分。它影响着整个系统的功耗和体积。由于所设计的这种驱动器主要用来驱动额定电流为３Ａ、额定电压为２７ｖ以下的步进电机．故选用高频ｖＭｏＳ功率场效应晶体管ＩＲＦ５４０来作为开关管。

ｆ３１软件设计

本步进电机细分驱动系统的软件主要由主控程序细分驱动程序、键处理程序、显示数据处理及显示驱动程序、通信监控程序等部分组成。细分驱动程序中的细分电流控制信号采用单片机片内ＥＥＰＲＯＭ软件查表法并采用地址选择来实现不同通电方式下的可变步距细分。从而实时控制步进电机的转角位蹙。其流程图如图３所示。

步进电机的正反转控制可通过改变电机通电相序来实现。为达到对步进电机启，停运行过程的快速和狡确控制，可从动力学特性出发推导出符合步进电机矩频特性的曲线，该曲线应该是指数型运行曲线。将这一曲线量化后存人ＥＥＰＲＯＭ中，那么，在步进电机的运行过程中．每个通电状态保持时间的长短。便可由当前速度所对应的

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延时时间值决定。

３结束语

本文提出了步进电机均匀细分驱动器的设计方案，该方案的最高细分可达到２５６，能适应大多数中小微型步进电机的可变细分控链要求和较高细分步距角精度及平滑运行等要求。该细分驱动器的系统功能完善，大量新型元器件的采用使所设计的驱动器具有体积小、细分精度高、运行功耗低、可靠性高、可维护性强等特点。目前，该驱动控制器已用于驱动自行研制的１００ｘ６０ｘ８０

（Ｍ｝小车。该小车的主要执行元件是三褶六拍

步进电机，它既可以作为步进电机运行，也可以作为同步电机运行。当作为步进电机运行时。其粗步距角为１５。，小车轮直径为３２

ｍ．故小车的

粗步进位移为州ｘ１５，３６０＝４１６８．７“ｍ。为了进一

步提高小车的定位精度和系统的运行平稳水平，试验采用上述当细分驱动器。细分数为６４时．其定位精度为６５．４ｐｍ；而当小车需要快速运行时，可采用同步运行方式实现较高的稳速精度。从而取得了满意的效果。

◆考文献

［１Ｊ

何立患．单片机应用技术选鳊叫】．北京：北京航空航天文学出版社．１９９９．

【２】奈永扭．ＡＴＭＥＬ３９乐列哪ｃｓ一５ｌ兼客）ｎ船ｈ单片机原理茂应用【Ｍ】．北京：电于工业出版社。１９卯．

１３】摩友德，等．单片崔型机原理、应用与实现ＩＭ】．上海：￡

里大学出版社．１螂．

【４】