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步进电机控制器设计

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步进电机控制器设计 ________________________________________ 步进电机是机电控制中一种常用的执行机构,它的用途是将电脉冲转化为角位移,当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(及步进角)。通过控制脉冲个数即可以控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。 一、步进电机常识 常见的步进电机分三种:永磁式(PM),反应式(VR)和混合式(HB),永磁式步进一般为两相,转矩和体积较小,步进角一般为7.5 度 或 15 度;反应式步进一般为三相,可实现大转矩输出,步进角一般为1.5 度,但噪声和振动都很大。在欧美等发达国家 80 年代已被淘汰;混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相:两相步进角一般为1.8 度而五相步进角一般为 0.72 度。这种步进电机的应用最为广泛。 二、永磁式步进电机的控制 出于制作成本考虑,下面以永磁式步进电机为例,来介绍如何用单片机控制步进电机。 图 1 是35BY 型永磁步进电机的外形图,图 2 是该电机的接线图,从图中可以看出,电机共有四组线圈,四组线圈的一个端点连在一起引出,这样一共有 5 根引出线。要使用步进电机转动,只要轮流给各引出端通电即可。将COM 端标识为C,只要 AC、 C、BC、 C,轮流加电就能驱动步进电机运转。 图 1 35BY型步进电机外形图 图 2 35BY型步进电机的接线图 下表列出了该电机的一些典型参数: 图1 35BY 型步进电机外形图 图2 35BY 型步进电机的接线图 下表列出了该电机的一些典型参数: 表1 35BY48S03 型步机电机参数 型号 步距角 相数 电压 电流 电阻 最大静转距 定位转距 转动惯量 35BY48S03 7.5 4 12 0.26 47 180 65 2.5 有了这些参数,不难设计出控制电路,因其工作电压为12V,最大电流为0.26A,因此用一块开路输出达林顿驱动器(ULN2003)来作为驱动,通过P1.4~P1.7 来控制各线圈的接通与切断,电路如图3 所示。开机时,P1.4~P1.7 均为高电平,依次将P1.4~P1.7 切换为低电平即可驱动步进电机运行,注意在切换之前将前一个输出引脚变为高电平。如果要改变电机的转动速度只要改变两次接通之间的时间,而要改变电机的转动方向,只要改变各线圈接通的顺序。 图3 单片机控制35BY型步进电机的电路原理图 三、步进电机的驱动实例 要求:控制电路如图3 所示,开...

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