一種搖桿控制的步進電機驅動裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種搖桿控制的步進電機驅動裝置，其包括搖桿電位器、單片機、驅動電路、與驅動電路相連的電機、以及為上述器件提供電力的電源電路，所述搖桿電位器輸出電壓模擬信號到單片機，作為驅動裝置的輸入控制端，所述單片機采用ATMEGA16單片機獲取模擬電壓信號，并通過AD轉換器將轉換為數(shù)字量，產生脈沖信號輸入到驅動電路，所述驅動電路由L297和L298芯片組合構成，通過輸入的脈沖信號產生步進電機的驅動相序控制步進電機正反轉和轉動步數(shù)。該新型步進電機驅動裝置成本低、驅動能力大、動作快、損耗低，能夠穩(wěn)定的工作，可以實現(xiàn)對復雜機械的控制。
【專利說明】 一種搖桿控制的步進電機驅動裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及單片機控制【技術領域】，特別涉及一種新型的步進電機驅動器裝置。
【背景技術】
[0002]在當今電子信息行業(yè)日趨發(fā)展的時代，數(shù)字化技術在引領新時代科技發(fā)展的浪潮中體現(xiàn)著越來越重要的作用，而步進電機又是數(shù)字化技術中非常重要的一種機器。步進電機具有以下優(yōu)點:轉矩大，慣性小，響應頻率高；停止時有一定的自鎖功能；定位精度高、可重復性好、無積累誤差、控制簡單、可用于開環(huán)控制。基于以上優(yōu)點，步進電機作為自動控制系統(tǒng)中的重要執(zhí)行部件，已在許多工業(yè)控制系統(tǒng)中得到了應用。
[0003]傳統(tǒng)情況下，當電機和負載確定后，整個系統(tǒng)的性能完全取決于控制方法。步進電機的工作必須使用專用設備一步進電機驅動器。驅動器針對每一個步進脈沖，按一定的規(guī)律向電機各相繞組通電(勵磁)，以產生必要的轉矩，驅動轉子轉動。在生產過程中需要步進電機在正反轉、轉速、轉數(shù)等方面做出相應的調整，需要停機，輸入指令、更改程序，從軟件入手進行調節(jié)。這樣既浪費時間，也降低了企業(yè)生產效率。
[0004]基于上述問題，提出本實用新型搖桿控制步進電機，可快速控制步進電機啟停、正反轉，精確控制電機轉動步數(shù)，使電機能夠靈活、可靠運行，更利于自動化控制、工業(yè)生產加工行業(yè)。本實用新型可在很多方面得到應用:搖桿作為簡單的輸入端，可以實現(xiàn)對復雜機械的控制，小到普通的游戲手柄，大到飛機上的方向控制器都用到搖桿。在科研方面，可以利用本裝置控制小車、機器人的行走；在生活方面，可以用來制造利于行走的輔助設備；在工業(yè)生產方面，可以用來控制軋鋼機的運行，控制機床的運行等。

【發(fā)明內容】

[0005]本實用新型要解決的問題是克服上述缺陷，將搖桿電位器納入了步進電機控制端，提供了 一種新型步進電機驅動裝置。
[0006]為解決上述問題，本實用新型采用如下技術方案:一種搖桿控制的步進電機驅動裝置，其特征在于:搖桿電位器輸出電壓模擬信號到單片機，作為系統(tǒng)的輸入控制端；用9V直流電源為內部驅動電路供電，經7805芯片降壓后得到5V直流電為單片機供電，電路設計簡單，易于實現(xiàn)；采用ATMEGA16單片來采集輸入的模擬電壓信號，通過AD轉換器將模擬信號轉換為數(shù)字量；驅動電路由L297和L298組合構成，可產生控制步進電機轉動的驅動相序。
[0007]作為優(yōu)選，所述搖桿電位器，最大阻值10ΚΩ，最高使用電壓50V，驅動力
5.2 ±2.6N，移動量 0.5±0.4mm。
[0008]作為優(yōu)選，所述單片機選用ATMEGA16，內部含有8MHZ的晶振，無需外部搭建硬件電路，電路簡易，使用方便。9V直流電源經過7805轉換后得到5V直流電為單片機供電。
[0009]作為優(yōu)選，選用L297+L298組合的驅動電路，可以通過輸入脈沖產生驅動相序，控制電機轉動。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型的搖桿電位器圖；
[0011]圖2為本實用新型所選用單片機ATMEGA16引腳圖；
[0012]圖3為本實用新型的步進電機驅動原理圖；
[0013]圖4為本實用新型的一種搖桿控制的步進電機驅動裝置控制框圖；
[0014]圖5為本實用新型的步進電機驅動程序流程圖。
【具體實施方式】
[0015]如圖1，是一種普通的搖桿電位器，其特征在于:類似滑動變阻器，這里稱為“分壓器”，每個分壓器由一個卷曲導軌形式的電阻和一個可移動的觸臂組成。電源的電流從輸入端開始，通過卷曲的電阻和觸臂，流回操縱桿端口，沿著導軌移動觸臂，可以增大或減小作用于流經此電路的電流的電阻值。搖桿電位器兩端分別接地和5V直流電壓，中間抽頭接單片機PAO引腳，當搖動搖桿時，就相當移動滑動變阻器的滑片，相應的輸出電壓也會隨之發(fā)生變化。
[0016]如圖2，所述ATMEGA16單片機共40個引腳，其包括32個可編程IO端口，分別為PAO?PA7、PBO?PB7、PCO?PC7以及PDO?PD7，電源端口 VCC，接地端口 GND，反向振蕩放大器輸入端XTAL1，反向振蕩放大器輸出端XTAL2，復位輸入引腳RESET，AD轉換模擬基準輸入引腳AREF，以及AD轉換器的電源AVCC，程序主要用到單片機AD轉換模塊、定時器模塊、以及相應IO端口。
[0017]如圖3，所述本實用新型的步進電機驅動原理圖，內部包含4信道邏輯驅動電路、2個H橋的高電壓、大電流雙全橋式驅動器，可同時驅動2個兩相步進電機。Vs為電源電壓，GND為接地端，C為IOOnF的濾波電容器，VSS邏輯電源電壓通過濾波電容C與地連接，Vref為斬波器基準電壓輸入端，SenseA、SenseB為電流監(jiān)測端分別經電阻RSA、RSB與地連接，ΕΝΑ、ENB為使能端控制電機的啟停，L297通過掃描轉數(shù)控制輸出引腳PDl提供時序信號，INl與單片機引腳PDO引腳相連控制電機的正反轉，0UT1, 0UT2和0UT3、0UT4為兩路輸出可分別接步進電機。
[0018]如圖4，所述一種搖桿控制的步進電機驅動裝置控制框圖，ATMEGA16單片機PAO引腳設置成模擬信號輸入端口，接收搖桿電位器輸入的模擬信號，單片機將輸入的模擬信號轉化為數(shù)字信號，通過PDl引腳輸出轉數(shù)控制信號到驅動電路，驅動電路產生控制電機轉動的相序，實現(xiàn)搖桿對步進電機的轉動控制。
[0019]如圖5，所述步進電機驅動程序流程圖，在AD轉換的基礎上，定時器模塊O產生64分頻的定時時鐘，通過調用中斷函數(shù)掃描AD轉換得到的變化數(shù)字量。在中斷子函數(shù)中，t匕較相鄰兩次存儲的數(shù)值，如果當前值大于前一次的值，PDO引腳輸出高電平，表示正轉，當前值i減去前一次的數(shù)值OReg得到差K，K除以10的商即為電機轉數(shù)控制信號，通過PDl引腳輸出；同理，如果當前值i小于前一次值OReg，PDO引腳輸出低電平，表示反轉。每次比較結束后，將當前值i賦值給寄存器OReg，作為下一次比較的基準，從而產生循環(huán)相序。
[0020]采用上述方案，硬件可調試成功。本實用新型一種搖桿控制的步進電機驅動裝置的有益效果是:快速可靠啟停，實現(xiàn)步進電機正反轉控制，精確控制轉動轉數(shù)，電路簡易、體積小、成本低、驅動能力較大、動作快、損耗低，滿足穩(wěn)定的工作要求。
[0021]以上所述，僅為本實用新型的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何不經過創(chuàng)造性勞動想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應該以權利要求書所限定的保護范圍為準。
【權利要求】
1.一種搖桿控制的步進電機驅動裝置，其包括搖桿電位器、單片機、驅動電路、與驅動電路相連的電機、以及為上述器件提供電力的電源電路，所述搖桿電位器為輸入控制端，所述單片機采用ATMEGA16單片機，所述驅動電路由L297和L298芯片組合構成。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種搖桿控制的步進電機驅動裝置，其特征是:所述ATMEGA16單片機主要用到AD轉換模塊、定時器模塊、以及模擬信號輸入引腳(PAO)、正反轉電平輸出引腳(PDO)、轉數(shù)控制輸出引腳(PDl)。
【文檔編號】H02P8/20GK203747710SQ201420016365
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年1月10日 優(yōu)先權日:2014年1月10日
【發(fā)明者】肖喜鵬, 張加勝, 劉祖超, 陳瑞, 朱守 申請人:中國石油大學(華東)