实用的步进电机驱动电路图
实用的步进电机驱动电路(图) 概述 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构,可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以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。 目前,对步进电机的控制主要有由分散器件组成的环形脉冲分配器、软件环形脉冲分配器、专用集成芯片环形脉冲分配器等。本设计选用第三种方案,用PMM8713三相或四相步进电机的脉冲分配器、SI-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,以提高集成度和可靠性,步进电机控制框图见图1。 图1 步进电机控制系统框图 硬件简介 ● PMM8713原理框图及功能 PMM8713是日本三洋电机公司生产的步进电机脉冲分配器,适用于控制三相或四相步进电机。控制三相或四相步进电机时都可以选择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,而且在其所有输入端上均内嵌施密特触发电路,抗干扰能力强,其原理框图如图2所示。
图2 PMM8713的原理框图 在PMM8713的内部电路中,时钟选通部分用于设定步进电机的正反转脉冲输入发。PMM8713有两种脉冲输入法:双脉冲输入法和单脉冲输入法。采用双脉冲输入法时,CP、CU两端分别输入步进电机正反转的控制脉冲。当采用单脉冲输入时,步进电机的正反转方向由U/D的高、低电位决定。 激励方式控制电路用来选择采用何种励磁方式。激励方式判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-7300A的结构及功率驱动原理 SI-7300A是日本三青公司生产的高性能步进电机集成功率放大器,该器件为单极性四相驱动,采用SIP18封装。 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3所示。
步进电机 驱动器 控制器三者的关系
电机行业专业求职平台 1.步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况 下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在,加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。 虽然步进电机已被广泛地应用,但步进电机并不能象普通的直流电机、交流电机在常规下使用。步进电机必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。 提及此知识,希望能给予正在对电机选型的客户有所帮助。 2.力矩: 电机一旦通电,在定转子间将产生磁场(磁通量Ф)当转子与定子错开一定角度,则产生力 F与(dФ/dθ)成正比 S 其磁通量Ф=Br*S Br为磁密,S为导磁面积 F与L*D*Br成正比 L为铁芯有效长度,D为转子直径 Br=N·I/R N·I为励磁绕阻安匝数(电流乘匝数)R为磁阻。 力矩=力*半径 力矩与电机有效体积*安匝数*磁密成正比(只考虑线性状态) 因此,电机有效体积越大,励磁安匝数越大,定转子间气隙越小,电机力矩越大,反之亦然。 一、混合式步进电机
电机行业专业求职平台1、特点: 混合式(又称感应子式步进电机)与传统的反应式步进电机相比,结构上转子加有永磁体,以提供软磁材料的工作点,而定子激磁只需提供变化的磁场而不必提供磁材料工作点的耗能,因此该电机效率高,电流小,发热低。因永磁体的存在,该电机具有较强的反电势,其自身阻尼作用比较好,使其在运转过程中比较平稳、噪音低、低频振动小。 混合式步进电机某种程度上可以看作是低速同步电机。一个四相电机可以作四相运行,也可以作二相运行。(必须采用双极电压驱动),而反应式电机则不能如此。例如:四相,八相运 行(A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A)完全可以采用二相八拍运行方式.不难发现其条件为C= A ,D=B . 一个二相电机的内部绕组与四相电机完全一致,小功率电机一般直接接为二相, 而功率大一点的电机,为了方便使用,灵活改变电机的动态特点,往往将其外部接线为八根引线(四相),这样使用时,既可以作四相电机使用,更可以作二相电机绕组串联或并联使用。 2、分类 混合式步进电机可分二相、三相、四相、五相等,我公司混合式步进电机以相数可分为:二相电机、三相电机: TEB20H,TEB28H,TEB35H,TEB39H,TEB42H,TEB57H,TEB86H,TEB110 H,TEC57H,TEC86H,TEC110H,TEC130H. 3、步进电机的静态指标术语 相数:产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。常用m表示。 拍数:完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示,或指电机转过一个齿距角所需脉冲数,以四相电机为例,有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB,四相八拍运行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A. 步距角:对应一个脉冲信号,电机转子转过的角位移用θ表示。θ=360度(转子齿数J*运行拍数),以常规二、四相,转子齿为50齿电机为例。四拍运行时步距角为θ=360度/(50*4)=1.8度(俗称整步),八拍运行时步距角为θ=360度/(50*8)=0.9度(俗称半 步)。 定位转矩:电机在不通电状态下,电机转子自身的锁定力矩(由磁场齿形的谐波以及机械误差造成的)
直流电机控制
(1)直流电机选择 由于本次毕业设计采用的是飞思卡尔公司提供的伺服电机,伺服电机内部的转子是永磁铁,驱动器控制的U/V/W 三相电形成电磁场,转子在此磁场的作用下转动,同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器,驱动器根据反馈值与目标值进行比较,调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度(线数),而且伺服电机一般是功率小,运行精确,能高速制动,惯量小,适合闭环控制,也就是能检测到实际位置和理论位置的误差,并消除。 (2)直流电机的控制 PWM控制 脉宽调制的全称为:Pulse Width Modulator,简称PWM。由于它的特殊性能,常被用作直流回路中灯具调光或直流电动机调速。这里将要介绍的就是利用脉宽调制(PWM)原理制作的马达控制器。该装置可用于12v或24v直流电路中,两者间只需稍做变动。它主要是通过改变输出方波的占空比,使得负载上的平均接通时间从0-100%变化,以达到调整负载亮度/速度的目的。PWM信号一般可有微控制器产生。如图1
图1 微控制器产生的PWM控制信号 (3)直流电机的反馈与控制 旋转编码器 旋转编码器是用来测量转速的装置。它分为单路输出和双路输出两种。技术参数主要有每转脉冲数(几十个到几千个都有),和供电电压等。单路输出是指旋转编码器的输出是一组脉冲,而双路输出的旋转编码器输出两组相位差90度的脉冲,通过这两组脉冲不仅可以测量转速,还可以判断旋转的方向。编码器若以信号原理来分,有增量型编码器,绝对型编码器。增量型编码器(旋转型)由一个中心有轴的光电码盘,其上有环形通、暗的刻线,有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差(相对于一个周波为360度),将C、D信号反向,叠加在A、B两相上,可增强稳定信号;另每转输出一个Z
舞蹈机器人步进电机驱动电路和程序设计
舞蹈机器人步进电机驱动电路和程序设计 摘要:介绍了舞蹈机器人步进电机驱动电路和程序设计。电路采用74373锁存,74LS244和ULN2003作电压和电流驱动,单片机AT89C52作工作脉冲序列信号发生器。程序设计基于中断服务和总线分时复用方式,实时更新各个电机的速度和方向。 关键词:单片机,中断服务,速度累加计数器,归一化速度 在机器人舞蹈时,我们用一个单片机控制多个步进电机指挥跳舞机器人的双肩、双肘和双脚伴着音乐做出各种协调舒缓充满感情的动作。电路采用74373锁存,74LS244和ULN2003作电压和电流驱动,单片机(Atc52)作脉冲序列信号发生器。程序设计基于中断服务和总线分时利用方式,实时更新各个电机的速度、方向。整个舞蹈由运动数据所决定的一截截动作无缝连接而成。 1 步进电机简介 步进电机根据内部线圈个数不同分为二相制、三相制、四相制等。本文以四相制为例介绍其内部结构。图1为四相五线制步进电机内部结构示意图。 2 四相五线制步进电机的驱动电路 电路主要由单片机工作外围电路、信号锁存和放大电路组成。我们利用了单片机的I/O端口,通过74373锁存,由74LS244驱动,ULN2003对信号进行放大。8个电机共用4bit I/O端口作为数据总线,向电机传送步进脉冲。每个电机分配1bit的I/O端口用作74373锁存信号,锁存步进电机四相脉冲,经ULN2003放大到12V驱动电机运转。
电路原理图(部分)如图2所示。 (1)Intel 8051系列单片机是一种8位的嵌入式控制器,可寻址64K字节,共有32个可编程双向I/O口,分别称为P0~P3。该系列单片机上集成8K的ROM,128字节RAM可供使用。 (2)74LS244为三态控制芯片,目的是使单片机足以驱动ULN2003。ULN2003是常用的达林顿管阵列,工作电压是12V,可以提供足够的电流以驱动步进电机。关于这些芯片的详细介绍可参见它们各自的数据手册。 (3)74373是电平控制锁存器,它可使多个步进电机共用一组数据总线。我们用P1.0~P1.7作为8个电机的锁存信号输出端,见表1。
直流电机转速控制
. 直流电机转速控制 课程设计
姓名: 学号: 班级: 目录 1.直流电机转速控制方案设计 (2) 1.1设计要求 (2) 1.2设计框图 (2) 2.直流电机转速控制硬件设计 (3) 2.1主要器件功能 (3) 2.2硬件原理图 (6)
3.直流电机转速控制软件设计 (7) 4.调试 (8) 4.1硬件测试 (8) 4.2软件调试……………………………………………………………(11 1.直流电机转速控制方案设计 1.1设计要求 通过设计了解如何运用电子技术来实现直流电机转速控制,完成直流电机转向和转速的控制,提高分析电路设计、调试方面问题和解决问题的能力。
1、用按键1控制旋转方向,实现正转和反转。 2、电机的设定转速与电机的实际转速在数码管上显示。 3、旋转速度可实时改变。 1.2设计框图 本课题中测量控制电路组成框图如下所示: 图1
2.直流电机转速控制硬件设计 2.1主要器件功能 1、L298N 是专用驱动集成电路,属于H 桥集成电路,与L293D 的差别是其输出电流增大,功率增强。其输出电流为2A,最高电流4A,最高工作电压50V,可以驱动感性负载,如大功率直流电机,步进电机,电磁阀等,特别是其输入端可以与单片机直接相联,从而很方便地受单片机控制。当驱动直流电机时,可以直接控制步进电机,并可以实现电机正转与反转,实现此功能只需改变输入端的逻辑电平。此外可能通过使能端的高低电平的变换,从而使电机通断,来控制电机的转速。 图2 板上的EN1 与EN2 为高电平时有效,这里的电平指的是TTL 电平。EN1 为IN1 和IN2 的使能端,EN2为IN3 和IN4 的使能端。POWER 接直流电源,注意正负,电
步进电机程序编写及说明
步进电机 学习交流群——126500542(验证信息:千寻琥珀心) 在这里介绍一下如何用51单片机驱动步进电机。 本例所使用的步进电机为四项驱动,驱动电压为12V,锯齿角(为什么叫锯齿叫而不叫步进角,我也不知道这样解释是否正确,但是根据步进角计算公式所得的结果将7.5理解为锯齿叫会更好些,也在网上搜了不少资料,说是步进角的较多,但都是直接给出的,而未作出计算,不过也有是将其作为锯齿角的,并且结合书上的内容,在此就将此作为锯齿角理解,那何谓步进角,下面公式将给出)为7.5度。(也就是说锯齿之间的单位角度),不进一圈总共需要360度,故有48个锯齿。 在此对电路图部分不再给出,具体引脚连接接下来给出。本例所使用的电机驱动芯片为达林顿驱动器(ULN2003),通过P1.0~P1.3分别接通步进电机的驱动线圈来控制步进电机的运转。注意如果直接使用单片机通过驱动芯片驱动电机,力矩可能不够大,效果不是很好,因为ULN2003的驱动电压为12V,而单片机系统电压为5V,故请读者注意此点,在设计电路时,另施电压。 步进电机要想正常工作,必须有驱动信号,转动的速度与驱动信号的频率是成正比的。(实例中将会给出并予以说明)接下来我们看看对于电机驱动中的信号的产生。 本例中采用的步进电机为四项,三项驱动和四项驱动原理上
是一样的。假设步进电机的四个项为:A、B、C、D。它的拍数可由读者任意设定(即步进节奏)。再继续下面的内容时,我们现在此给出一个计算步进电机的公式:Qs=360/NZr,其中N=McC 为运行的拍数,McC为控制绕组项数,C为状态系数,当采用单双本项拍数时,C=1,当采用单双本项一倍拍数时,C=2。(此处说的本项拍数,如三项为单三拍,双三拍。本项一倍拍数为单六拍,简言之,三拍为1.六拍为2对于四项则四拍为1,8拍为2(说的有些玄乎,手中板砖还望留情)),Zr为转子齿数,先来看看单四拍,即A→B→C→D→A.因为上述已经给出了锯齿数,此例C=1,所以Qs=360/(4*1*48)=1.875°。故此电机的步进角为1.875°(既步与步之间的角度),因为行进是和脉冲有关的,一个脉冲行进一步,那么行进一圈,所需脉冲数为:360/1.875=192个脉冲。同时我们如果控制这些脉冲的频率就可以直接控制步进电机的运转速度了。继续我们的单四拍,运行方向A→B→C→D →A。(假设为正转)则在程序中对应的操作执行码为:(硬件连接时P1口的高四位不用全置1,此处只需用到低四位) P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 D C B A (对应4个线圈) 1 1 1 0 0xfe (根据外部链接电路定,也可以是0001,此处采用低电平导通,导通A项线圈) 1 1 0 1 0xfd (导通B项线圈) 1 0 1 1 0xfb (导通C项线圈)
步进电机及其驱动电路
第三节步进电动机及其驱动 一、步进电机的特点与种类 1.步进电机的特点 步进电机又称脉冲电机。它是将电脉冲信号转换成机械角位移的执行元件。每当输入一个电脉冲时,转子就转过一个相应的步距角。转子角位移的大小及转速分别与输入的电脉冲数及频率成正比,并在时间上与输入脉冲同步。只要控制输入电脉冲的数量、频率以及电机绕组通电相序即可获得所需的转角、转速及转向。 步进电动机具有以下特点: ?工作状态不易受各种干扰因素(如电压波动、电流大小与波形变化、温度等)的影响; ?步进电动机的步距角有误差,转子转过一定步数以后也会出现累积误差,但转子转过一转以后,其累积误差变为“零” ; ?由于可以直接用数字信号控制,与微机接口比较容易; ?控制性能好,在起动、停止、反转时不易“丢步”; ?不需要传感器进行反馈,可以进行开环控制; ?缺点是能量效率较低。 就常用的旋转式步进电动机的转子结构来说,可将其分为以下三种: (1)可变磁阻(VR-Variable Reluctance),也叫反应式步进电动机 (2)永磁(PM-Permanent Magnet)型 (3)混合(HB-Hybrid)型 (1)可变磁阻(VR-Variable Reluctance) 结构原理:该类电动机由定子绕组产生的反应电磁力吸引用软磁钢制成的齿形转子作步进驱动,故又称作反应式步进电动机。其结构原理如图3.5定子1 上嵌有线圈,转子2朝定子与转子之间磁阻最小方向转动,并由此而得名可变磁阻型。
图3.6 可变式阻步进电机 可变磁阻步进电机的特点: 反应式电动机的定子与转子均不含永久磁铁,故无励磁时没有保持力; 需要将气隙作得尽可能小,例如几个微米; 结构简单,运行频率高,可产生中等转矩,步距角小(0.09~9°) 制造材料费用低; 有些数控机床及工业机器人上使用。 (3)混合(HB-Hybrid)型 结构原理 这类电机是PM式和VR式的复合形式。其定子与VR类似,表面制有小齿,转子由永磁铁和铁心构成,同样切有小齿,为了减小步距角可以在结构上增加转子和定子的齿数。其结构如图3.7所示。 混合式步进电机特点: HB兼有PM和VR式步进电机的特点: 步距角可以做得较小(0.9~3.6°); 无励磁时具有保持力; 可以产生较大转矩,应用较广。
步进电机驱动程序(汇编)
附件: ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP Speed_Up ORG 0013H LJMP Speed_Down ORG 0100H MAIN: ;打开外部中断IT0/IT1 SETB EA SETB EX0 SETB EX1 SETB IT0 SETB IT1 ;扫描键盘,无键按下显示0,并继续扫描 MAKEY: MOV DPTR,#TAB MOV A,#0 MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A MOV P3,#0FFH MOV A,P3 CPL A JZ MAKEY LCALL D10MS JZ MAKEY ;当有键按下时,启动步行电机转动 Speed EQU 20H Num EQU 21H MOV Speed,#60 ;Speed初始化,Speed控制延时的时间,即脉冲的频率 MOV Num,#1 ;Num初始化,Num存放数码管显示的转速数值 JNB ACC.4,TO_TWO ;默认设置为正向转动,转速为1,当有反向键按下,按反向转动 ;------------------------ 1号程序:控制步行电机正转-------------------------------- TO_ONE:
MOV R7,#4 MOV A,#01H MOV P3,#0FFH LP1: MOV P1,A LCALL DELAY LCALL DISPLAY RL A ; 正向输入脉冲信号 DJNZ R7,LP1 JNB P3.4,TO_TWO ; 有反向键按下,跳转到2号程序 LJMP TO_ONE ;------------------------2号程序:控制步行电机反转---------------------------------- TO_TWO: MOV R7,#4 MOV A,#08H MOV P3,#0FFH LP2: MOV P1,A LCALL DELAY LCALL DISPLAY RR A ; 反向输入脉冲信号 DJNZ R7,LP2 JNB P3.5,TO_ONE ;有正向键按下,跳转到1号程序 LJMP TO_TWO ;----------------------------中断服务程序----------------------------------------------- Speed_Up: ; 外部中断IT0,控制加速 PUSH ACC LCALL D10MS MOV A,Speed CJNE A,#12,L1 ; 最大速度时,速度不再增加 LJMP L2 L1: ; 速度加1(减小脉冲周期) SUBB A,#12 MOV Speed,A INC Num L2: POP ACC RETI Speed_Down: ;外部中断IT1,控制减速 PUSH ACC
两相步进电机驱动程序
/******************************************************************************************** 程序名:两相步进电机驱动程序 器材:35两相步进电机 驱动芯片:A4988驱动 ********************************************************************************************/ #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int //Motor sbit F1 = P1^0; sbit F2 = P1^1; sbit F3 = P1^2; sbit F4 = P1^3; /////////////////////////////////////// //步进电机驱动 ucharMotorStep=0; uintMotorTimer = 0; uint TIM,CT; voidInitMotor() { F1 = 1; F2 = 1; F3 = 1; F4 = 1; } voidSetMotor() { // if(Speed == 0) return; switch(MotorStep) { case 0: if(TIM) { F1 = 0; F2 = 0; F3 = 1; F4 = 1; MotorStep = 1;
TIM=0; } break; case 1: if(TIM) { F1 = 1; F2 = 0; F3 = 0; F4 = 1; MotorStep = 2; TIM=0; } break; case 2: if(TIM) { F1 = 1; F2 = 1; F3 = 0; F4 = 0; MotorStep = 3; TIM=0; } break; case 3: if(TIM) { F1 = 0; F2 = 1; F3 = 1; F4 = 0; MotorStep = 0; TIM=0; } break; } }
直流电机转速控制(DOC)
直流电机转速控制 课程设计 姓名: 学号: 班级:
目录 1.直流电机转速控制方案设计 (2) 1.1设计要求 (2) 1.2设计框图 (2) 2.直流电机转速控制硬件设计 (3) 2.1主要器件功能 (3) 2.2硬件原理图 (6) 3.直流电机转速控制软件设计 (7) 4.调试 (8) 4.1硬件测试 (8) 4.2软件调试……………………………………………………………(11
1.直流电机转速控制方案设计 1.1设计要求 通过设计了解如何运用电子技术来实现直流电机转速控制,完成直流电机转向和转速的控制,提高分析电路设计、调试方面问题和解决问题的能力。 1、用按键1控制旋转方向,实现正转和反转。 2、电机的设定转速与电机的实际转速在数码管上显示。 3、旋转速度可实时改变。 1.2设计框图 本课题中测量控制电路组成框图如下所示: 图1
2.直流电机转速控制硬件设计 2.1主要器件功能 1、L298N 是专用驱动集成电路,属于H 桥集成电路,与L293D 的差别是其输出电流增大,功率增强。其输出电流为2A,最高电流4A,最高工作电压50V,可以驱动感性负载,如大功率直流电机,步进电机,电磁阀等,特别是其输入端可以与单片机直接相联,从而很方便地受单片机控制。当驱动直流电机时,可以直接控制步进电机,并可以实现电机正转与反转,实现此功能只需改变输入端的逻辑电平。此外可能通过使能端的高低电平的变换,从而使电机通断,来控制电机的转速。 图2 板上的EN1 与EN2 为高电平时有效,这里的电平指的是TTL 电平。EN1 为IN1 和IN2 的使能端,EN2为IN3 和IN4 的使能端。POWER 接直流电源,注意正负,电源正端为VCC,电源地为GND。 2、ZLG7290的核心是一块ZLG7290B芯片,它采用I2C接口,能直接驱动8位共阴式数码管,同时可扫描管理多达64只按键,实现人机对话的功能资源十分丰富。除具有自动消除抖动功能外,它还具有段闪烁、段点亮、段熄灭、
四相步进电机驱动电路及驱动程序设计
四相步进电机驱动电路及驱动程序设计 我们用一个单片机控制多个步进电机指挥跳舞机器人的双肩、双肘和双脚伴着音乐做出各种协调舒缓充满感情的动作,荣获一等奖。电路采用74373锁存,74LS244和ULN2003作电压和电流驱动,单片机(Atc52)作脉冲序列信号发生器。程序设计基于中断服务和总线分时利用方式,实时更新各个电机的速度、方向。整个舞蹈由运动数据所决定的一截截动作无缝连接而成。本文主要介绍一下这个机器人的四相五线制步进电机驱动电路及程序设计. 1、步进电机简介 步进电机根据内部线圈个数不同分为二相制、三相制、四相制等。本文以四相制为例介绍其内部结构。图1为四相五线制步进电机内部结构示意图。
2、四相五线制步进电机的驱动电路 电路主要由单片机工作外围电路、信号锁存和放大电路组成。我们利用了单片机的I/O端口,通过74373锁存,由74LS244驱动,ULN2003对信号进行放大。8个电机共用4bit I/O端口作为数据总线,向电机传送步进脉冲。每个电机分配1bit的I/O端口用作74373锁存信号,锁存步进电机四相脉冲,经ULN2003放大到12V驱动电机运转。 电路原理图(部分)如图2所示。 (1)Intel 8051系列单片机是一种8位的嵌入式控制器,可寻址64K字节,共有32个可编程双向I/O口,分别称为P0~P3。该系列单片机上集成8K的ROM,128字节RAM可供使用。 (2)74LS244为三态控制芯片,目的是使单片机足以驱动ULN2003。
ULN2003是常用的达林顿管阵列,工作电压是12V,可以提供足够的电流以驱动步进电机。关于这些芯片的详细介绍可参见它们各自的数据手册。 (3)74373是电平控制锁存器,它可使多个步进电机共用一组数据总线。我们用P1.0~P1.7作为8个电机的锁存信号输出端,见表1。 这是一种基于总线分时复用的方式,以动态扫描的方式来发送控制信号,这和高级操作系统里的多任务进程调度的思想一致。这种方法明显的好处是节省I/O口,使系统可以控制更多的步进电机。本电路设计为控制8个。 3 、程序设计 传统的步进电机驱动程序利用简单的条件循环来发送脉冲序列,但当电机数目发生变化时,编程繁杂,冗余代码较多,难以做到信号占空比一致,进而产生“抖动” 现象。下面提出一种基于中断服务方式,面向舞蹈动作,可实时改变各个电机速度和方向(每200ms可改变一次)的程序设计方法。 3.1 速度归一化和线性关系 我们将速度量化成一个-128~127内可变的数,正号代表正转,负号代表返转,称之归一化速度(-128~127为一个字节)。给每个电机分
步进电机驱动器的技术发展
将“电机固有步距角”细分成若干小步的驱动方法,称为细分驱动,细分是通过驱动器精确控制步进电机的相电流实现的,与电机本身无关。其原理是,让定子通电相电流并不一次升到位,而断电相电流并不一次降为0(绕组电流波形不再是近似方波,而是N级近似阶梯波),则定子绕组电流所产生的磁场合力,会使转子有N个新的平衡位置(形成N个步距角)。 最新技术发展: 国内外对细分驱动技术的研究十分活跃,高性能的细分驱动电路,可以细分到上千甚至任意细分。目前已经能够做到通过复杂的计算使细分后的步距角均匀一致,大大提高了步进电机的脉冲分辨率,减小或消除了震荡、噪声和转矩波动,使步进电机更具有“类伺服”特性。 采用细分技术与步进电机精度提高的关系:步进电机的细分技术实质上是一种电子阻尼技术,其主要目的是减弱或消除步进电机的低频振动,提高电机的运转精度只是细分技术的一个附带功能。 步电机系统解决方案
细分后电机运转时对每一个脉冲的分辨率提高了,但运转精度能 否达到或接近脉冲分辨率还取决于细分驱动器的细分电流控制精度 等其它因素。不同厂家的细分驱动器精度可能差别很大;细分数越大精度越难控制。 真正的细分对驱动器要有相当高的技术要求和工艺要求,成本亦会较高。国内有一些驱动器采用对电机相电流进行“平滑”处理来取代细分,属于“假细分”,“平滑”并不产生微步,会引起电机力矩的下降。真正的细分控制不但不会引起电机力矩的下降,相反,力矩会有所增加。 对实际步距角的作用:在没有细分驱动器时,用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足自己对步距角的要求。如果使用细分驱动器,则用户只需在驱动器上改变细分数,就可以大幅度改变实际步距角,步进电机的‘相数’对改变实际步距角的作用几乎可以忽略不计。 深圳市维科特机电有限公司成立于2005年,是步进电机产品的销售、系统集成和应用方案提供商。我们和全球产品性价比高的生产 厂家合作,结合本公司专家团队多年的客户服务经验,给客户提供有 步电机系统解决方案
步进电机及其驱动
步进电机及其驱动 1.步进电机的特点与种类 (1)步进电机的特点 步进电机又称脉冲电动机。它是将电脉冲信号转换成机械角位移的执行元件。其输入一个电脉冲就转动一步,即每当电动机绕组接受一个电脉冲,转子就转过一个相应的步距角。转子角位移的大小及转速分别与输入的电脉冲数及频率成正比,并在时间上与输入脉冲同步,只要控制输入电脉冲的数量、频率以及电动机绕组通电相序即可获得所需的转角、转速及转向、很容易用微机实现数字控制。步进电机具有如下特点: 1)步进电机的工作状态不易受各种干扰因素(如电源电压的波动、电流的大小与波形的变化、温度等)的影响,只要在它们的大小未引起步进电机产生“丢步”现象之前,就不影响其正常工作; 2)步进电机的步距角有误差,转子转过一定步数以后也会出现累积误差,但转子转过一转以后,其累积误差变为“零”,因此不会长期积累; 3)控制性能好,在启动、停止、反转时不易“丢步”。因此,步进电机被广泛应用于开环控制的机电一体化系统,使系统简化,并可靠地获得较高的位置精度。 (2)步进电机的种类 步进电机的种类很多,有旋转式步进电机,也有直线步进电机;从励磁相数来分有三相、四相、五相、六相等步进电机。就常用的旋转式步进电机的转子结构来说,可将其分为以下三种: 1)可变磁阻(VR-VariableReluctance)型 该类电动机由定子绕组产生的反应电磁力吸引用软磁钢制成的齿形转子作步进驱动,故又称反应式步进电机。其结构原理如下图所示。其定子1与转子2由铁心构成,没有永久磁铁,定子上嵌有线圈,转子朝定子与转子之间磁阻最小方向转动,并由此而得名可变磁型。 此类电动机的转子结构简单、转子直径小,有利于高速响应。由于VR型步进电机的铁心无极性,故不需改变电流极性,因此多为单极性励磁。
微型步进电机的驱动系统
步进电机是一种专门用于位置和速度精确控制的特种电机,它的工作原理是利用电子电路,将直流电变成分时供电的,多相时序控制电流,用这种电流为步进电机供电,步进电机才能正常工作。随着电子科学技术的发展,步进电机的应用越来越广泛。 微型步进电机在选择减速电机时要看下驱动IC的角度看步进电机,微型步进电机是由微型电机和步进电机的统称。那么,下面由维科特简单介绍微型步进电机的驱动系统: 微型同步电机检波:微型同步电机压降会造成芯片内部很大功耗,在反向电流泄放路径,都要经过两个肖特基二极管,打开肖特基二极管并联的MOS管,通过在反向放电时,可以使电流走MOS管旁路,以便能够减小芯片功耗。 单双无型极性电机的区分单极性电机,由单极性IC驱动。其一端接Vcc,输出力矩降至full step的9.8%,另一端由IC控制连接或断开微步驱动,会造成每步输出力矩下降细分为1/16时,1/32时,降至4.91%,到1/128时,降至1.23%。微型步进电机驱动的最大好处就是共振低,噪声小。
微型电机衰减模式:由于电机为感性负载,会引入反生电动势,在快速通断时时,必须考虑其泄放途径。有两种基本衰减模式:一种快速衰减:方法是先关闭source、sink极,接着线组对负电机电源放电。另一种慢速衰减:只source极关闭,绕组短路放电。为使电机驱动电流更加理想化,一般电机驱动IC,都使用混合衰减模式:先快速衰减,再慢速衰减,而且可以调整快速衰减→慢速衰减的切换时间点,以达到波形更精细的控制。 深圳市维科特机电有限公司成立于2005年,是步进电机产品的销售、系统集成和应用方案提供商。我们和全球产品性价比高的生产厂家合作,结合本公司专家团队多年的客户服务经验,给客户提供有市场竞争力的步进电机系统解决方案。我们的主要产品有信浓(SHINANO KENSHI)混合式步进电机、日本脉冲(NPM)永磁式步进电机、减速步进电机、带刹车步进电机、直线步进电机、空心轴步进电机、防水步进电机以及步进驱动器、减振垫、制振环、电机引线、拖链线、齿轮、同步轮、手轮等专业配套产品。我们还供应德国TRINAMIC驱动芯片和日本NPM运动控制芯片。根据客户配套需要,我们还可以提
直流电机控制设计
河南科技大学 课程设计说明书 课程名称现代电子系统课程设计题目直流电机控制设计 学院电子信息工程学院 班级电子信息科学与技术062班学生姓名**** 指导教师齐晶晶,张雷鸣 日期___2010年1月10号____
摘要 使用直流电源的电机叫做直流电机。只要把直流电机的端子接到直流电源上就可以简单使其运转。直流电机是一种具有优良控制特性的电机。因此,在角位移控制和速度控制的伺服系统中有着广泛的应用。为了调整直流电机的转速和输出转矩,可以采用改变电枢直流电压的方法来实现,主要的控制方法有线性控制方式和PWM(脉宽调制)控制方式。一般小功率电机平滑转速控制常采用线性控制方式,而大功率电机高效控制时,则常使用PWM控制方式。本文介绍的是利用FPGA实现PWM脉宽调制信号的产生和相应的用数字电路的方法实现的换档、正反向控制等。直流电机的转动速度调节则归结于对驱动脉宽的占空比的调节上,通过调节占空比而改变单位时间内直流电机的通电时间长短,即改变了电机的转速。转动方向可用功率放大电路和H 桥组成的正反向功率驱动电路来实现 直流电机控制电路主要由五部分组成: ●PWM脉宽调制信号产生电路:主要功能是产生pwm信号,并控制转速。 ●FPGA中正/反转方向控制:用2选1数据选择器控制电机的pwm信号的输入端,从而实现正反转。 ●由功率放大电路和H桥组成的正反转功率驱动电路: ●分频和去抖电路模块:通过两个维持阻塞D触发器实现消抖。 ●测量转速模块:通过红外线测量电机每转一周产生的脉冲实现转速测量。 关键词:速度调节、旋转方向控制、去抖动电路、数字显示转速、PWM、占空比、FPGA
最新单片机控制步进电机驱动器工作原理
单片机控制步进电机驱动器工作原理
单片机控制步进电机驱动器工作原理 作者:不详时间:2007-11-16 来源:电子开发网步进电机在控制系统中具有广泛的应用。它可以把脉冲信号转换成角位移,并且可用作电磁制动轮、电磁差分器、或角位移发生器等。 有时从一些旧设备上拆下的步进电机(这种电机一般没有损坏)要改作它用,一般需自己设计驱动器。本文介绍的就是为从一日本产旧式打印机上拆下的步进电机而设计的驱动器。 本文先介绍该步进电机的工作原理,然后介绍了其驱动器的软、硬件设计。 1. 步进电机的工作原理 该步进电机为一四相步进电机,采用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,就能使步进电机步进转动。图1是该四相反应式步进电机工作原理示意图。 图1 四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。依次类推,A、 B、 C、D四相绕组轮流供电,则转子会沿着A、B、C、D方向转动。 四相步进电机按照通电顺序的不同,可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。单四拍与双四拍的步距角相等,但单四拍的转动力矩小。八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半,因此,八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。 单四拍、双四拍与八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: a. 单四拍 b. 双四拍 c.八拍 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 步进电机驱动器系统电路原理如图3: 图3 步进电机驱动器系统电路原理图 AT89C2051将控制脉冲从P1口的P1.4~P1.7输出,经74LS14反相后进入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正转、反转、加速、减速和停止等
直流电机驱动控制电路_NMosfet
1 引言 长期以来,直流电机以其良好的线性特性、优异的控制性能等特点成为大多数变速运动控制和闭环位置伺服控制系统的最佳选择。特别随着计算机在控制领域,高开关频率、全控型第二代电力半导体器件(GTR、GTO、MOSFET、IGBT等)的发展,以及脉宽调制(PWM)直流调速技术的应用,直流电机得到广泛应用。为适应小型直流电机的使用需求,各半导体厂商推出了直流电机控制专用集成电路,构成基于微处理器控制的直流电机伺服系统。但是,专用集成电路构成的直流电机驱动器的输出功率有限,不适合大功率直流电机驱动需求。因此采用N沟道增强型场效应管构建H桥,实现大功率直流电机驱动控制。该驱动电路能够满足各种类型直流电机需求,并具有快速、精确、高效、低功耗等特点,可直接与微处理器接口,可应用PWM技术实现直流电机调速控制。 2 直流电机驱动控制电路总体结构 直流电机驱动控制电路分为光电隔离电路、电机驱动逻辑电路、驱动信号放大电路、电荷泵电路、H桥功率驱动电路等四部分,其电路框图如图一 由图可以看出,电机驱动控制电路的外围接口简单。其主要控制信号有电机运转方向信号Dir电机调速信号PWM及电机制动信号Brake,Vcc为驱动逻辑电路部分提供电源,Vm为电机电源电压,M+、M-为直流电机接口。 在大功率驱动系统中,将驱动回路与控制回路电气隔离,减少驱动控制电路对外部控制电路的干扰。隔离后的控制信号经电机驱动逻辑电路产生电机逻辑控制信号,分别控制H桥的上下臂。由于H桥由大功率N沟道增强型场效应管构成,不能由电机逻辑控制信号直接驱动,必须经驱动信号放大电路和电荷泵电路对控制信号进行放大,然后驱动H桥功率驱动电路来驱动直流电机。 3 H桥功率驱动原理 直流电机驱动使用最广泛的就是H型全桥式电路,这种驱动电路方便地实现直流电机的四象限运行,分别对应正转、正转制动、反转、反转制动。H桥功率驱动原理图如图2所示。