文章標題：單片機控制的步進電動機斬波恒流細分驅動器的實現
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| 作者：zgbjdj 發表時間：2008-12-5 14:45:51 |
1 引言
步進電動機是一種將離散的電脈沖信號轉化為相應角位移或線位移的電磁機械裝置，它輸出的角位移與輸入的脈沖數成正比，是一種輸入與輸出脈沖對應的增量驅動元件。它具有轉矩大、慣性小、響應頻率高等優點，已經在工業上得到廣泛的應用。但其步矩角較大，一般為1.5~3°，往往滿足不了某些高精度定位、精密加工等方面的要求。
實現細分驅動是減小步矩角、提高步進分辨率、增加電動機運行平穩的一種行之有效的方法。目前步進電動機細分驅動控制，多采用量化的梯形波、正弦波作為細分驅動的電流波形，但實際上這些電流波形一般在步進電動機上均不能得到滿意的細分精度。
在合理選擇電流波形的基礎上，提出用AT89C52單片機控制實現的步進電動機斬波恒流細分驅動方案，其運行功率小，可靠性高，通用性好，細分精度高，具有很強的實用性。
2 細分電流波形的選擇及量化
步進電動機的細分控制，從本質上講是通過對<strong class="kgb" onmouseover="isShowAds = false;isShowAds2 = false;isShowGg = true;InTextAds_GgLayer="_u6B65_u8FDB_u7535_u673A";KeyGate_ads.ShowGgAds(this,"_u6B65_u8FDB_u7535_u673A",event)" style="border-top-width: 0px; padding-right: 0px; padding-left: 0px; font-weight: normal; border-left-width: 0px; border-bottom-width: 0px; padding-bottom: 0px; margin: 0px; cursor: hand; color: #0000ff; padding-top: 0px; border-right-width: 0px; text-decoration: underline" onclick="javascript:window.open("http://www.google.com/url?sa=L&ai=BbQdcJqdYR8y8C5yssQK8pbmSCpzY8hPMhJv6Af_Ey8UDsNWFARABGAEgr5qqCSgHOAFQ1JmPyfv_____AWCdudCBkAWqAQoxMDAwMDE2MDAyyAEBqQISTH9u4R2CPsgC5M522QNkOcfKHGrl5g&num=1&q=http://www.stepservo.com/prl.asp%3Faspid%3D2%26c2id%3D25%26c3id%3D71%26c4id%3D87&usg=AFQjCNEll7jhS1spnrRpfZ_avtimTUFemw");GgKwClickStat("步進電機","www.stepservo.com","afs","1000016002");" onmouseout="isShowGg = false;InTextAds_GgLayer="_u6B65_u8FDB_u7535_u673A"">步進電機的勵磁繞組中的電流控制，使步進電動機內部的合成磁場為均勻的圓形旋轉磁場，從而實現步進電動機步矩角的細分。一般情況下，合成磁場矢量的幅值決定了步進電動機旋轉力矩的大小，相鄰兩個合成磁場矢量之間的夾角大小決定了步矩角的大小。因此，想要實現對步進電機的恒力矩均勻細分控制，必須合理控制步進電機繞組中的電流，使電動機內部合成磁場的幅值恒定，而且每個進給脈沖所引起的合成磁場的角度變化也要均勻。我們知道在空間彼此相差2π/m的m 相繞組，分別通以相位上差2π/m而幅值相同的正弦電流，則合成的電流矢量便在空間做旋轉運動，且幅值保持不便。這一點對于反映式步進電動機來說比較困難，因為反應式步進電動機來說比較困難，因為反映式步進電動機的旋轉磁場只與繞組電流的****值有關，而與電流的正反流向無關。以比較經濟合理的方式對步進電機實現步矩角的任意細分，繞組電流波形宣采用如圖1所示的形式
其中，α為電動機轉子偏離參考點的角度。 ib滯后于ia 2π/3, ic超前于ia 2π/3。此時，合成電流矢量在所有區間
，從而保證合成磁場幅值的恒定，實現電動機的恒轉矩，而步進電動機在這種情況下也最平穩。將繞組電流根據細分倍數均勻量化后，所得細分步矩角也是均勻的。為了進一步得到更加均勻的細分步矩角，可以通過實驗測取一組在通入量化電流波形時，步進電動機細分步矩的數據，然后對其誤差進行插值補償，求得實際的補償電流曲線，這些工作大部分可以由計算機來完成。在取得矯正后的量化電流波形之后，以相應的數字量儲存于E?PROM 中的不同區域，量化的程度決定了細分驅動的分辨率。
3 細分驅動方案及硬件實現
斬波恒流細分驅動的方案的原理為：由單片機輸出 E?PROM 中儲存的細分電流控制信號，經D/A轉換為模擬電壓信號，再取樣信號進行比較，形成斬波控制信號，控制各功率管前級驅動電路的導通和關斷，實現繞組中電流的閉環控制，從而實現步矩的精確細分。系統原理框圖如圖2所示。
3.1 控制電路
控制電路主要由AT89CT52單片機、驅動電路、D/A轉換、E?PROM及可編程鍵盤/顯示控制器Intel8279等組成，單片機是
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