?? 單片機控制步進電機驅動器工作原理 - panjun_316 - 網易博客.htm
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id=blogtitle_fks_084066081084082067080081083095087083081070093082094075>單片機控制步進電機驅動器工作原理</P>
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<P style="TEXT-INDENT: 2em"><FONT
size=3>步進電機在控制系統中具有廣泛的應用。它可以把脈沖信號轉換成角位移，并且可用作電磁制動輪、電磁差分器、或角位移發生器等。</FONT></P>
<P style="TEXT-INDENT: 2em"><FONT
size=3> 有時從一些舊設備上拆下的步進電機（這種電機一般沒有損壞）要改作它用，一般需自己設計驅動器。本文介紹的就是為從一日本產舊式打印機上拆下的步進電機而設計的驅動器。</FONT></P>
<P style="TEXT-INDENT: 2em"><FONT
size=3> 本文先介紹該步進電機的工作原理，然后介紹了其驅動器的軟、硬件設計。</FONT></P>
<P style="TEXT-INDENT: 2em"><FONT size=3> 1. 步進電機的工作原理</FONT></P>
<P style="TEXT-INDENT: 2em"><FONT
size=3> 該步進電機為一四相步進電機，采用單極性直流電源供電。只要對步進電機的各相繞組按合適的時序通電，就能使步進電機步進轉動。圖1是該四相反應式步進電機工作原理示意圖。</FONT></P>
<P style="TEXT-INDENT: 2em"><FONT size=3><IMG
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<P style="TEXT-INDENT: 2em"><FONT size=3>圖1 四相步進電機步進示意圖</FONT></P>
<P style="TEXT-INDENT: 2em"><FONT
size=3> 開始時，開關SB接通電源，SA、SC、SD斷開，B相磁極和轉子0、3號齒對齊，同時，轉子的1、4號齒就和C、D相 </FONT>
<TABLE align=left>
<TBODY>
<TR>
<TD></TD></TR></TBODY></TABLE><FONT
size=3>繞組磁極產生錯齒，2、5號齒就和D、A相繞組磁極產生錯齒。</FONT></P>
<P style="TEXT-INDENT: 2em"><FONT
size=3> 當開關SC接通電源，SB、SA、SD斷開時，由于C相繞組的磁力線和1、4號齒之間磁力線的作用，使轉子轉動，1、4號齒和C相繞組的磁極對齊。而0、3號齒和A、B相繞組產生錯齒，2、5號齒就和A、D相繞組磁極產生錯齒。依次類推，A、B、C、D四相繞組輪流供電，則轉子會沿著A、B、C、D方向轉動。</FONT></P>
<P style="TEXT-INDENT: 2em"><FONT
size=3> 四相步進電機按照通電順序的不同，可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉動力矩小。八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持較高的轉動力矩又可以提高控制精度。</FONT></P>
<P style="TEXT-INDENT: 2em"><FONT
size=3> 單四拍、雙四拍與八拍工作方式的電源通電時序與波形分別如圖2.a、b、c所示：</FONT></P>
<P style="TEXT-INDENT: 2em"><FONT size=3><IMG
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<P style="TEXT-INDENT: 2em"><FONT size=3>a.
單四拍
b.
雙四拍
c八拍</FONT></P>
<P style="TEXT-INDENT: 2em"><FONT size=3>圖2.步進電機工作時序波形圖</FONT></P>
<P style="TEXT-INDENT: 2em"><FONT
size=3> 2.基于AT89C2051的步進電機驅動器系統電路原理</FONT></P>
<P style="TEXT-INDENT: 2em"><FONT size=3> 步進電機驅動器系統電路原理如圖3： </FONT></P>
<P style="TEXT-INDENT: 2em"><FONT size=3><IMG
src="單片機控制步進電機驅動器工作原理 - panjun_316 - 網易博客.files/3.jpg" border=0></FONT></P>
<P style="TEXT-INDENT: 2em"><FONT size=3>圖3 步進電機驅動器系統電路原理圖</FONT></P>
<P style="TEXT-INDENT: 2em"><FONT
size=3> AT89C2051將控制脈沖從P1口的P1.4~P1.7輸出，經74LS14反相后進入9014，經9014放大后控制光電開關，光電隔離后，由功率管TIP122將脈沖信號進行電壓和電流放大，驅動步進電機的各相繞組。使步進電機隨著不同的脈沖信號分別作正轉、反轉、加速、減速和停止等動作。圖中L1為步進電機的一相繞組。AT89C2051選用頻率22MHz的晶振，選用較高晶振的目的是為了在方式2下盡量減小AT89C2051對上位機脈沖信號周期的影響。</FONT></P>
<P style="TEXT-INDENT: 2em"><FONT
size=3> 圖3中的RL1~RL4為繞組內阻，50Ω電阻是一外接電阻，起限流作用，也是一個改善回路時間常數的元件。D1~D4為續流二極管，使電機繞組產生的反電動勢通過續流二極管（D1~D4）而衰減掉，從而保護了功率管TIP122不受損壞。</FONT></P>
<P style="TEXT-INDENT: 2em"><FONT
size=3> 在50Ω外接電阻上并聯一個200μF電容，可以改善注入步進電機繞組的電流脈沖前沿，提高了步進電機的高頻性能。與續流二極管串聯的200Ω電阻可減小回路的放電時間常數，使繞組中電流脈沖的后沿變陡，電流下降時間變小，也起到提高高頻工作性能的作用。</FONT></P>
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