步进电机及驱动模块的设计.doc

步进电机及驱动模块的设计4.1.1步进电机的工作原理步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。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(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。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。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。 现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机（VR）、永磁式步进电机（PM）、混合式步进电机（HB）和单相式步进电机等。4.1.2 BL-210的性能介绍BL-210实物如图4-1所示：图4-1 BL-210实物图(1)特点BL-210驱动器驱动二相步进电机，该驱动器采用原装进口模块，实现高频斩波，恒流驱动，具有很强的抗干扰性、高频性能好、起动频率高、控制信号与内部信号实现光电隔离、电流可选、结构简单、运行平稳、可靠性好、噪声小，带动1.0A以下所有的步进电机。特别是在舞台灯光、自动化、仪表、POS机、雕刻机、票据打印机、工业标记打印机、半导体扩散炉等领域得到广泛的应用。BL-210驱动器特点每相最大驱动器电流为1.0安培。采用无过流专利技术。采用国外进口电力电子元器件。可选择电流半流。细分数可选（1/2，1/4，1/8），对应的微步距角分别为（0.9/STEP、0.45/STEP、0.225/STEP）。所有输入信号都经过光电隔离。斩波频率f=40KHZ电机的相电流为正弦波。驱动器接线示意如图4-2所示：图4-2 驱动器接线示意图(2)技术规格如表4-1所示：表4-1 技术规格表符号说明最小一般（典型）最大单位Vss输入电压1240VIss输入电源电流1.5AIout相输出电流0.41AIin逻辑输入电流51015mATp步脉冲持续时间5sTs方向稳定时间0msTh方向保持时间10sTd开/关时间20sFmax最大运行频率50KhzFamb环境温度050CTstg存储温度-40125C供电电源：直流12V-40V（输入电压） 驱动器适配电机：42BYG或更小系列步进电机。驱动电流：每相最大驱动器电流为1.0安培。驱动方法：细分斩波。拨盘设置如表4-2：表4-2拨盘设置表开关设定ON=0，OFF=1位1，2（细分）位3（半流选择）位4（电流选择）位1，2细分ONOFFONOFF02半流不半流0.5A 1A 1410811试机输入信号如图4-3：图4-3 输入信号图注：输入回路上输入电流为5mA20mA，一般使用输入电流15mA，图中脉冲信号（CP-），方向信号（CW-）输入回路上外部电阻（R）阻值由输入电压确定，如果输入电压超过5V，请参照表4-3，加装外接电阻R限流。表4-3输入信号电压外部电阻（R）阻值直流5V不加外部电阻直流12V680欧姆直流24V1.8k输入信号参数脉冲信号幅值：“H”4.05.5V，“L”00.5V。脉冲信号工作状态即占空比：50%或50%以下有的用户提出我们的控制系统驱动不了驱动器，这主要是驱动电流不够或极性不对，常用的正确驱动电路见下图4-4：图4-4 正确驱动电路图重量：0.2Kg外形尺寸：请参照下图4-5：图4-5外形尺寸图(3)接线端子说明电源接线：VDD：直流电源正端（不大于40VDC）GND：直流电源地线（与输入信号CW-，CP-不共地）电机接线：A+、A-接电机线A相，B+、B-接电机线B相。控制信号：CP+，CW+：为输入控制信号的公共阳端； CW-：方向控制信号输入端（此端子加低电平，电机立即按反方向旋转）。CP-：脉冲信号输入端（在CP停止施加时，即电机锁定时，要保证CP为高电平，是内部光藕戴止）。注：控制信号输入电流为5mA20mA，一般使用输入电流为15mA。指示灯：加电后电源指示灯亮，表示有电。(4)驱动回路的构成见下图4-6：图4-6 驱动回路的构成图4.1.3 步进电机及其模块的设计本设计步进电机及驱动器模块设计的电路如图4-7所示，VCC接12V电源，GND接地，A+、A-，B+、B-分别连接步进电机的四根接线，CP+、CP-、CW+、CW-分别连接单片机P10P13口。该电路实现的功能是：通过AT89S51的P10、P11、P12、P13四个口输出四个信号， 其中P10、P12口输出控制水平方向和垂直方向脉冲的个数，即两个方向上的位移量；P11、P13口控制步进电机的转动方向，即正反转。控制过程为：单片机接受键盘传来的信号，通过P1的四个口输出控制信号，通过硬件接线，发送到步进电机的驱动器，通过驱动器控制步进电机的转向和转角。当然，其中还包括单片机的内部振荡电路，驱动器匹配的电路等的设计。 图4-7 步进电机及驱动器模块设计电路图引脚功能说明P10