PC基自激步進(jìn)電機(jī)控制器(05-100)

　　步進(jìn)電機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)

　　與一般電機(jī)相比,步進(jìn)電機(jī)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

• 　　用數(shù)字輸入脈沖和開環(huán)模式可以非常精確地控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸位置。控制形式不需要昂貴地傳感器和控制電路。跟蹤所加輸入脈沖數(shù)可知其位置。
• 　　步進(jìn)電機(jī)工作在非常低速是可能地。
• 　　步進(jìn)電機(jī)是非?？煽康?這是因?yàn)闊o(wú)電刷,這種電機(jī)具有很長(zhǎng)地工作壽命。
• 　　改變所加脈沖地頻率,可以容易地控制步進(jìn)電機(jī)速度。
• 　　只有繞組被激活,電機(jī)在間歇時(shí)具有全轉(zhuǎn)矩。
• 　　良好地起動(dòng)和停止響應(yīng)

　　但步時(shí)電機(jī)也有缺點(diǎn)：

• 　　成本通常高于一般電機(jī)成本。
• 　　不容易工作在非常高地速度。
• 　　步進(jìn)電機(jī)通常適用于低轉(zhuǎn)矩應(yīng)用。

 

　　表1 1相全步驅(qū)動(dòng)

　　控制單極性步進(jìn)電機(jī)

　　基本上有三類步進(jìn)電機(jī)：可變磁阻,永磁和混合電機(jī)。本文描述用PIC微控制單極性步進(jìn)電機(jī)的速度、方向和步大小。本電路的獨(dú)特性是可以工作在遠(yuǎn)程模式、編程模式或獨(dú)立應(yīng)用模式。任遠(yuǎn)程模式,從RS-232串行口接收轉(zhuǎn)動(dòng)命令,這些命令存儲(chǔ)在微控制器的非易失性EEPROM中;在獨(dú)立應(yīng)用模式,電機(jī)跟隨EEPROM中的命令在PIC微控制器控制下轉(zhuǎn)動(dòng),而不用任何外部脈沖。

　　單極性電機(jī)容易控制,可以用1/n計(jì)數(shù)器電路產(chǎn)生所需的步進(jìn)時(shí)序。每個(gè)繞組可以用一個(gè)推動(dòng)晶體管。最通用的驅(qū)動(dòng)方法之一是1相全步,也稱之為“波驅(qū)動(dòng)”,在這種方法中每次激勵(lì)電機(jī)繞組(見表1)。對(duì)每個(gè)線圈繞組可以用一個(gè)MOSFET功率晶體管驅(qū)動(dòng)電機(jī)(見圖1)。

　　單極性電機(jī)也可以用集成電路(如UCN5804B)控制。UCN5804B工作電壓6V~30V,它包含用于時(shí)序邏輯的CMOS邏輯部分和直接驅(qū)動(dòng)單極性步進(jìn)電機(jī)的高電壓輸出部分。如圖2所示,電機(jī)直按連接到此芯片。脈沖加到此芯片的STEP輸入,而芯片產(chǎn)生合適的信號(hào)時(shí)序來驅(qū)動(dòng)電機(jī)。芯片的DIR邏輯輸入控制電機(jī)方向。

　　盡管像UCN5804這樣的集成電路能簡(jiǎn)化步進(jìn)電機(jī)控制過程,但有的應(yīng)用希望產(chǎn)生脈沖來控制獨(dú)立應(yīng)用模式中的步進(jìn)電機(jī)。例如,希望順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)500步,然后,3秒延遲,逆時(shí)鐘轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)2000步,然后,2秒延遲,電機(jī)順時(shí)鐘轉(zhuǎn)動(dòng)60步,并停止。實(shí)現(xiàn)這樣操作的一種方法是用微控制器和UCN5804芯片,可以編程微控制器來產(chǎn)生UCN5804所需的脈沖。

　　本文所采用的方法是基于采用低成本PIC16F84微控制器和ULN2003A驅(qū)動(dòng)器來控制單極性步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。圖3示出控制器的框圖。

 

　　圖3 控制器框圖