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机械网--步进电机驱动器的工作原理

发布时间:2021-11-18 08:06:32 阅读: 来源:抛光膏厂家

有时从1些旧设备上拆下的步进电机(这类电机1般没有破坏)要改作它用,1般需自己设计驱动器。以下案例就是为从1日本产旧式打印机上拆下的步进电机而设计的驱动器。先介绍该步进电机的工作原理,然后介绍其驱动器的软、硬件设计。1. 步进电机的工作原理该步进电机为14相步进电机,采取单极性直流电源供电。只要对步进电机的各相绕组按合适的时序通电,就能够使步进电机步进转动。图1是该4相反应式步进电机工作原理示意图。图1 4相步进电机步进示意图

开始时,开关SB接通电源,SA、SC、SD断开,B相磁极和转子0、3号齿对齐,同时,转子的1、4号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿,2、5号齿就和D、A相绕组磁极产生错齿。当开关SC接通电源,SB、SA、SD断开时,由于C相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用,使转子转动,1、4号齿和C相绕组的磁极对齐。而0、3号齿和A、B相绕组产生错齿,2、5号齿就和A、D相绕组磁极产生错齿。顺次类推,A、B、C、D4相绕组轮番供电,则转子会沿着A、B、C、D方向转动。4相步进电机依照通电顺序的不同,可分为单4拍、双4拍、8拍3种工作方式。单4拍与双4拍的步距角相等,但单4拍的转动力矩小。8拍工作方式的步距角是单4拍与双4拍的1半,因此,8拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。单4拍、双4拍与8拍工作方式的电源通电时序与波形分别如图2.a、b、c所示:图2.步进电机工作时序波形图

2.基于AT89C2051的步进电机驱动器系统电路原理AT89C2051将控制脉冲从P1口的P1.4~P1.7输出,经74LS14反相落后入9014,经9014放大后控制光电开关,光电隔离后,由功率管TIP122将脉冲信号进行电压和电放逐大,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正转、反转、加速、减速和停止等动作。图中L1为步进电机的1相绕组。AT89C2051选用频率22MHz的晶振,选用较高晶振的目的是为了在方式2下尽量减小AT89C2051对上位机脉冲信号周期的影响。图3中的RL1~RL4为绕组内阻,50Ω电阻是1外接电阻,起限流作用,也是1个改进回路时间常数的元件。D1~D4为续流2极管,使电机绕组产生的反电动势通过续流2极管(D1~D4)而衰减掉,从而保护了功率管TIP122不受破坏。图3 步进电机驱动器系统电路原理图

在50Ω外接电阻上并联1个200μF电容,可以改进注入步进电机绕组的电流脉冲前沿,提高了步进电机的高频性能。与续流2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,电流降落时间变小,也起到提高高频工作性能的作用。3.软件设计该驱动器根据拨码开关KX、KY的不同组合有3种工作方式供选择:方式1为中断方式:P3.5(INT1)为步进脉冲输入端,P3.7为正反转脉冲输入端。上位机(PC机或单片机)与驱动器仅以2条线相连。方式2为串行通讯方式:上位机(PC机或单片机)将控制命令发送给驱动器,驱动器根据控制命令自行完成有关控制进程。方式3为拨码开关控制方式:通过K1~K5的不同组合,直接控制步进电机。当上电或按下复位键KR后,AT89C2051先检测拨码开关KX、KY的状态,根据KX、KY 的不同组合,进入不同的工作方式。以下给出方式1的程序流程框图与源程序。在程序的编制中,要特别注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,应在每步中设置标志位。其中20H单元的各位为步进电机正转标志位;21H单元各位为反转标志位。在正转时,不但给正转标志位赋值,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,就可以够上1次的位置作为动身点反向运动,避免了电机换向时产生错步。图4 方式1程序框图

方式1源程序:MOV 20H,#00H ;20H单元置初值,电机正转位置指针MOV 21H,#00H ;21H单元置初值,电机反转位置指针MOV P1,#0C0H ;P1口置初值,避免电机上电短路MOV TMOD,#60H ;T1计数器置初值,开中断MOV TL1哪些房子属于违建但不能拆除,#0FFHMOV TH1,#0FFHSETB ET1SETB EASETB TR1SJMP $;***********计数器1中断程序************IT1P: JB P3.7,FAN ;电机正、反转指针;*************电机正转*****************JB 00H,LOOP0JB 01H,LOOP1JB 02H,LOOP2JB 03H,LOOP3 JB 04H,LOOP4JB 05H,LOOP5JB 06H,LOOP6JB 07H,LOOP7LOOP0: MOV P1,#0D0HMOV 20H,#02HMOV 21H,#40HAJMP QUITLOOP1: MOV P1,#090HMOV 20H,#04HMOV 21H,#20HAJMP QUITLOOP2: MOV P1,#0B0HMOV 20H,#08HMOV 21H,#10HAJMP QUITLOOP3: MOV P1,#030HMOV 20H,#10HMOV 21H,#08HAJMP QUITLOOP4: MOV P1 ,#070HMOV 20H,#20HMOV 21H,#04HAJMP QUITLOOP5: MOV P1,#060HMOV 20H,#40HMOV 21H,#02HAJMP QUITLOOP6: MOV P1遇到房屋违法强拆怎么办,#0E0HMOV 20H,#80HMOV 21H,#01HAJMP QUITLOOP7: MOV P1,#0C0 HMOV 20H,#01HMOV 21H,#80HAJMP QUIT;***************电机反转*****************FAN: JB 08H,LOOQ0JB 09H,LOOQ1JB 0AH,LOOQ2JB 0BH,LOOQ3JB 0CH,LOOQ4JB 0DH,LOOQ5JB 0EH,LOOQ6JB 0FH,LOOQ7LOOQ0: MOV P1,#0A0HMOV 21H,#02HMOV 20H,#40HAJMP QUITLOOQ1: MOV P1,#0E0HMOV 21H,#04HMOV 20H,#20HAJMP QUITLOOQ2: MOV P1,#0C0HMOV 21H,#08HMOV 20H,#10HAJMP QUITLOOQ3: MOV P1,#0D0HMOV 21H,#10HMOV 20H,#08HAJMP QUITLOOQ4: MOV P1,#050HMOV 21H我的房被强拆了怎么办,#20HMOV 20H,#04HAJMP QUITLOOQ5: MOV P1,#070HMOV 21H,#40HMOV 20H,#02HAJMP QUITLOOQ6: MOV P1,#030HMOV 21H,#80HMOV 20H,#01HAJMP QUITLOOQ7: MOV P1,#0B0HMOV 21H,#01HMOV 20H,#80HQUIT: RETIEND4.结论该驱动器经实验验证能驱动0.5N.m的步进电机。将驱动部分的电阻、电容及续流2极管的有关参数加以调解,可驱动1.2N.m的步进电机。该驱动器电路简单可靠,结构紧凑,对I/O口线与单片机资源紧张的系统来说特别适用。(end)资讯分类行业动态帮助文档展会专题报道5金人物商家文章