智能步进电机控制器系统设计

万方数据ｖｄ．２９Ｎｏ．８智能步进电机控制器系统设计——向俐霞表１１２９８引脚功能表第２９卷第８期双极性驱动，因此电机线圈完全利用，使步进电机可以达到最佳的驱动。（３）系统步进电机驱动控制电路设计系统步进电机的控制驱动器是由Ｃ８０５ｌ乃５０单片机、集成芯片Ｌ２９８和相电流检测电路组成，如图４所示。图４系统电机驱动控制回路框图控制器中由于单片机ｃ８０５ｌ乃５０资源丰富，所（２）经典架构步进电机驱动电路介绍经典步进电机的控制驱动器是由单片机、集成以充分利用Ｃ８０５１Ｆ３５０来完成Ｌ２９ｒ７的工作。用Ｃ８０５ｌＦ３５０视情况而定编出两相四拍（Ａ—ＡＢ—Ｂ—ＢＡ）等多种工作方式，速度、方向也同样在程序中给定。直接将脉冲信号送给１２９８，Ｌ２９８主要是功率放大、驱动作用，这样就可以跨越Ｌ２９ｒ７，精简不必要的连接。围３经典架构步进电机驱动电路框图芯片也９ｒ７和必８组成，见图３。考虑到步进电机在低频下工作，为了抑制低频振荡，在硬件电路设计时，专门设计了相电流检测电路，硬件电路如图５所示。利用单片机内部集成的ＡＤＣ实现步进电机软件细分驱动。即利用片内集成的定时器ｒＩＤ产生中断使ＡＤｃ定时将Ｓｅｎ鸵端的反馈电压进行采样，将采样值与设定值进行比较。此驱动电路中Ｌ２９７作为脉冲分配器，Ｌ２９ｒ７还设有２个ＰＷＭ斩波器来控制线绕组电流，实现恒流斩波控制，以获得良好的转矩一频率特性。适用于双极性两相步进电动机或单极性四相步进电动机的控制。心９ｒ７的一个显著特点是仅需时钟、方向和模式输入信号，步进电机所需的相位由电路内部产生。使用Ｌ２９ｒ７＋１２９８可以做成两相双极性的步进电机驱动电路，它是采用定电流方式驱动，每相电流峰值可达２Ａ，Ｌ２９ｒ７是步进电机控制器，用来产生两相双极性驱动信号与电机电流设定，Ｌ２９８是用来驱动步进电机的电力输出，是双全桥方式驱动。由于采用如果采样值大于设定值，则输出低电平至Ｅｎ端，送人Ｌ２９８，Ｈ桥关闭，电机绕组电流下降；如果采样值小于设定值，则输出高电平，Ｈ桥导通，电机绕组中的电流上升。这样的过程反复进行，使绕组电流波形为锯齿波，通过改变设定值，则可改变电机绕组中的电流值，达到细分相电流的目的。图５系统步进电机驱动控制电路一１１８一’．万方数据万方数据智能步进电机控制器系统设计作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：引用次数：向俐霞，XIANGLi-xia贵州大学职业技术学院,贵阳,550001煤矿机械COALMINEMACHINERY2008，29(8)1次参考文献(4条)1.宋国富.王玉叶步进电机细分驱动技术的软件实施[期刊论文]-仪器仪表用户2005(1)2.蚩小霞.赵龙庆.徐国栋一种基于单片机的步进电机控制驱动器[期刊论文]-西南林学院学报2005(2)3.毕绍新步进电机驱动控制的应用研究[学位论文]20034.陈学军步进电机细分驱动控制系统的研究与实现[期刊论文]-电机与控制应用2006(6)相似文献(10条)1.期刊论文高亮8051单片机对步进电机的控制及步进电机升降速曲线的设计-测控技术2002,21(11)步进电机是一种易于精确控制的电机,由于其良好的性能而受到广泛的应用.其控制方法也多种多样.介绍了8051系列单片机对步进电机的控制方法,并且提出和对比了几种步进电机升降速曲线的设计方案.2.学位论文刘爱萍基于C8051F005单片机的两相混合式直线步进电机驱动系统的设计2007本课题采用比普通单片机快十多倍的C8051F005单片机，设计了基于C8051F005控制的直线步进电机驱动控制系统，扩大了细分度和速度的可调节范围。在控制策略上，依据直线步进电机力一速特性和动力学方程，推导了直线步进电动机理想的升降速控制曲线，实现了指数规律的升降速控制，使系统具有良好的动态特性，解决了点位控制中的失步和直线步进电机行程末端的机械冲击问题；采用等幅均匀细分控制技术，有效地克服直线步进电机低频振动，提高了电机在中、低速运行时的性能，提高了系统的分辨率，减小了噪音；采用具有恒流斩波功能的专用驱动芯片，使直线步进电机绕组电流恒定，电机运行更加平稳。完成了C8051F005单片机和UC3717A结合的硬件电路设计，用汇编语言编写直线步进电机定位、匀速往返和加减速三种运行方式控制程序。实现了对直线步进电机的启停、定位、调速及正反向运行的控制。最后在SLPMU-025A样机上进行了测试，实验结果满足设计要求。该驱动控制系统可做为步进电机本体研发的配套设备，通过修改软件参数也可推广应用于其他步进电机的驱动控制，具有较好的应用前景。3.学位论文李海波单片机对步进电机三相六拍指数规律升降速的并行控制2003该文根据步进电机的动力学方程和矩-频特性曲线建立系统的数学模型,采用指数规律的升降速算法,对升降速的过程进行离散处理,用定时器控制发出脉冲的时间间隔,采用查表和计算相结合的方法实现了步进电机的升降速过程的控制.该系统采用单片机为核心对步进电机进行并行控制.系统的软件设计由C51语言编程来实现,系统由十一个模块构成,各个模块完成特定的功能.用单片机仿真系统,对该系统的软、硬件进行了调试.该文还设计了检测系统用于对步进电机转速和步数的检测.最后,该系统可以实现以下功能:在显示器的提示下,由键盘输入运行的步数和稳定运行的速度;由各个功能键控制系统的运行,按启动键后,步进电机按照输入的步数进行走步;如在运行期间按停止键,则步进电机停止运行.研究表明,采用指数规律的升降速曲线将大大地提高微机控制步进电机的最高工作频率,大大缩短所需的升降速时间.4.期刊论文郑彧.陈鸿.裴焕斗基于SPMC75F2413A单片机的步进电机控制方法-航空科学技术2007(5)提出了一种基于凌阳SPMC75F2413A单片机的步进电机微步距控制方法.通过单片机10口输出的数据为步进电机的控制信号,信号经微步距两相步进电机专用驱动器SLA7042M驱动步进电机,实现对步进电机的微步距控制.该控制方法由于减小了步进电机的步距角,从而提高了电机的分辨率.实验表明,该方法能够满足系统的精度要求.5.期刊论文黄勇.廖宇.高林.HuangYong.LiaoYu.GaoLin基于单片机的步进电机运动控制系统设计-电子测量技术2008,31(5)为了改善步进电机的应用性能,提出了由PC机和单片机组成的步进电机控制系统的设计方案,包括硬件设计、软件和界面程序,详细介绍了步进电机的升降速实现原理和方法,用Matlab7.1绘制了升降速的指数曲线.在PC机上用C++Builder6.0开发了系统的应用软件,能够通过串口向单片机发送数据产生控制信号,实现对步进电机的控制.试验结果表明,整个系统成本低、运行平稳、可靠性好.6.学位论文王晓丹基于单片机的步进电机细分驱动系统的研究2008混合式步进电机的运行品质既与电机的本体性能有关，也与驱动器和控制器的性能有关。在开环控制下，步进电机的运行噪声大，控制精度低，无法满足很多场合下较高运行品质的要求，因此实现步进电机的闭环控制可以较大地改善步进电机的系统性能。课题的主要研究目的是设计一款新型的基于单片机的步进电机细分驱动系统，实现对步进电机的闭环控制。本文作者在深入研究步进电机的结构、运行机理和细分驱动原理的基础上，提出了一种基于正弦电流细分和电流追踪型脉宽调制(PWM)的细分驱动技术，实现了电机的恒转矩运行，提高了运行精度。考虑到步进电机非线性的影响，对将最小二乘法应用于拟合细分步距角误差曲线，以达到修正系统非线性的方法进行了探讨。在控制策略方面，通过研究两相混合式步进电机的数学模型，构建了步进电机转速闭环控制系统的结构；速度控制器采用模糊自整定PI控制算法。为验证其可行性，建立了驱动系统的仿真模型，对模糊自整定PI控制策略与常规PI控制策略进行了对比仿真分析。在以上研究的基础，以满足两相混合式步进电机的动态运行特性为出发点，设计了驱动控制器的硬件和软件。驱动控制器主要分为数字控制部分、GAL片逻辑综合信号处理单元、TL494恒流控制电路，驱动功放电路、电流反馈电路、速度检测电路、过流保护电路及系统供电电源模块等。采用单片机DS89C450为控制核心，实现恒流控制、正反转运行、过流保护以及多档位细分等功能。速度检测电路采用增量式光电编码器作为反馈元件，反馈电机转子的实际转速信息，实现闭环控制策略，从而获得优良控制效果。该驱动控制器已完成制作并进行了联调测试，给出了测试结果并对所测波形进行了分析。实验结果表明，系统硬件和软件设计合理可行，各项技术指标均达到了设计要求，明显地改善步进电机的运行性能，具有一定的实用价值。7.期刊论文孟武胜.李亮.MENGWu-sheng.LILiang基于AT89C52单片机的步进电机控制系统设计-测控技术2006,25(11)提出了一个由AT89C52单片机控制步进电机的系统实例,可以通过键盘输入步进电机相关数据,步进电机根据这些数据来进行工作;并且可根据需要,实时对步进电机工作方式进行设置,具有实时性和交互性的特点;该系统可应用于步进电机控制的大多数场合.实践表明,系统性能优于传统的步进电机控制器.8.期刊论文闫剑虹.何泰祥.YanJianhong.HeTaixiang步进电机高速启停控制的单片机实现-空间电子技术2009,6(2)文章讨论了步进电机加-减速控制技术,根据步进电机负载对速度响应的要求,提出了一种基于单片机的步进电机高速启停控制的数字化实现方法.实践证明,该方法有效克服了步进电机加速过程中容易出现的失步、堵转等问题.9.期刊论文王庆东.刘杰辉.陈亦仁.马强.张令.WANGQing-dong.LIUJie-hui.CHENYi-ren.MAQiang.ZHANGLing单片机在步进电机驱动控制中的应用-煤矿机械2006,27(6)步进电机的驱动电路采用ULN2803达林顿管,驱动程序写入8051单片机,通过程序控制步进电机的转速和转向.实现软件与硬件相结合的控制方法,使步进电机运行稳定、可靠性高,