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          基于STM32F103RB的兩相混合式步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動器設(shè)計

          作者: 時間:2012-08-01 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

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          3.1 輸入信號
          在硬件設(shè)計中,需要從外部輸入3種信號:Enable使能信號、Dir電機(jī)轉(zhuǎn)向信號以及Frequency速度脈沖信號。Enable信號為使能信號,為防止電機(jī)在停止時,定子繞組仍然通電造成的電機(jī)發(fā)熱而設(shè)置的電機(jī)轉(zhuǎn)子斷電信號。Dir信號控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向;而Frequency信號為外部控制器件發(fā)出的方波脈沖信號,此信號的頻率將決定電機(jī)的轉(zhuǎn)速,3個控制信號均由光耦與內(nèi)部隔離。驅(qū)動器上電前需通過撥碼開關(guān)設(shè)置細(xì)分?jǐn)?shù)和限流值,目前細(xì)分最多支持16細(xì)分,限流值一般為電機(jī)繞組可承受的最大電流的1.2倍左右,可以設(shè)置6檔限流值。驅(qū)動器最大可承受4 A的電流。
          3.2 系統(tǒng)電源
          驅(qū)動系統(tǒng)的電源由一個外部輸入的24~48V的直流電源輸入接線端,然后通過BUCK降壓芯片至5 V為內(nèi)部光耦、比較器和運(yùn)放供電,然后將5 V通過LDO降至3.3 V給MCU供電,這樣MCU能獲得相對干凈的電源。另一路外部電源經(jīng)過電阻分壓,產(chǎn)生一個15 V電源用于MOSFET驅(qū)動芯片IR2010的供電。
          3.3 驅(qū)動電路
          MOSFET驅(qū)動部分采用IR公司的IR2101S驅(qū)動芯片來驅(qū)動雙H橋,從而靠雙H橋來控制一個四線制。IR2101是IR公司生產(chǎn)的一款高性價比驅(qū)動器,使用方法非常簡單,性價比高,能輸出100~210 mA電流。IR2101驅(qū)動器可驅(qū)動一組功率管,整個功率電路需4片即可,這樣不但節(jié)約制造成本,而且還提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。其驅(qū)動電路如圖4所示。

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          3.4 電流檢測和過流保護(hù)
          本系統(tǒng)使用采樣電阻來采集經(jīng)過H橋(即電機(jī)的定子電流)。此處采樣電阻阻值比較大時,會使電阻分壓過大,造成H橋的低端電壓高于地電壓,影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性,而阻值太小又會使信號過小影響檢測精度,所以本系統(tǒng)選用0.1Ω電阻作為采樣電阻。然后經(jīng)過LMV358放大后,成為0~3 V的電壓信號,在經(jīng)過一個跟隨器后,進(jìn)入MCU片上AD,進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換,放大后的信號還連接一個比較器用于過流保護(hù)。

          4 系統(tǒng)軟件設(shè)計
          系統(tǒng)軟件主程序框圖如圖5和圖6所示,圖5為主程序軟件框圖,圖6為ADC中斷軟件流程圖。

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