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步进电机设计参考


功能模块设计
  本模块可分为如下3个部分:
  · 单片机系统:控制步进电动机;
  · 外围电路:PIC单片机和步进电动机的接口电路;
  · PIC程序:编写单片机控制步进电功机的接口程序,实现三角波信号的输出功能。
  (1)步进电动机与单片机的接口。
  单片机是性能极佳的控制处理器,在控制步进电机工作时,接口部件必须要有下列功能。
  ①电压隔离功能。
  单片机工作在5V,而步进电机是工作在几十V,甚至更高。一旦步进电机的电压串到单片机中,就会损坏单片机;步进电机的信号会干扰单片机,也可能导致系统工作失误,因此接口器件必须有隔离功能。
  ②信息传递功能。
  接口部件应能够把单片机的控制信息传递给步进电机回路,产生工作所需的控制信息,对应于不同的工作方式,接口部件应能产生相应的工作控制波形。
  ③产生所需的不同频率。
  为了使步进电机以不同的速度工作,以适应不同的目的,接口部件应能产生不同的工作频率。
  (2)电压隔离接口。
  电压隔离接口专用于隔离低压部分的单片机和高压部分的步进电机驱动电路,以保证它们的正常工作。
  电压隔离接口可以用脉冲变压器或光电隔离器,现在基本上是采用光电隔离器。单片机输出信号可以通过TTL门电路或者直接送到晶体管的基极,再由晶体管驱动光电耦合器件的发光二极管。
  发光二极管的光照到光电耦合器件内部的光敏管上,转换成电信号,再去驱动步进电机的功率放大电路,电流放大接口是步进电机功放电路的前置放大电路。它的作用是把光电隔离器的输出信号进行电流放大,以便向功放电路提供足够大的驱动电流。
  (3)工作方式接口和频率发生器。
  用单片机控制步进电动机,需要在输入输出接口上用3条I/0线对步进电动机进行控制,这时,单片机用I/O口的RA0、RAI、RA2控制步进电动机的三相。

步进电动机的控制方式一般分为开环控制与闭环控制两种控制方式,其中开环控制步进电机最简单的控制方式就是玎环控制系统,在这种控制方式下,步进电机控制脉冲的输入并不依赖于转子的位置,而是按一固定的规律发出控制脉冲,步进电机仅依靠这一系列既定的脉冲而工作,这种控制方式由于步进电机的独特性而比较适合于控制步进电机,适合于我国的国情这种种控制方式的特点是:控制简单、实现容易、价格较低,这种控制方式特别在开环控制中,负载位置对控制电路没有反馈。
  因此,步进电机必须『F确地响应每次励磁的变化,如果励磁变化太快,电机不能移动到新的位置,那么实际负载位置与理想位置就会产生一个偏差,在负载基本不变时,控制脉冲序列的产生较为简单,但是在负载的变化可能较大的场合,控制脉冲序列的产生就很难照顾全面,就有可能出现失步等现象目前随着微机的应用普及,依靠微机,可以实现一些较复杂的步进电机的控制脉冲序列的产生。 

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