一種步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，設(shè)及一種基于分立器件 實(shí)現(xiàn)的兩相步進(jìn)電機(jī)正弦恒流斬波的步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)器。
【背景技術(shù)】
[0002] 步進(jìn)電機(jī)作為一種動(dòng)作執(zhí)行元件，在一些自動(dòng)化控制領(lǐng)域，如精密加工、航空航天 自動(dòng)化技術(shù)等領(lǐng)域內(nèi)，由于對(duì)定位精度要求高，導(dǎo)致對(duì)步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分?jǐn)?shù)要求也越來(lái)越高， 所W研制出一種高精度低成本的、性?xún)r(jià)比高的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)具有非常重要的意 義。
[0003] 在正常工作的情況下，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈 沖數(shù)，基本不受負(fù)載變化的影響。當(dāng)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)后，步進(jìn)電機(jī)按預(yù)先設(shè) 定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱(chēng)為"步距角"。步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行性能與驅(qū)動(dòng)方式有著緊密 的聯(lián)系，通過(guò)改變驅(qū)動(dòng)方式可W克服步進(jìn)電機(jī)的缺點(diǎn)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，細(xì)分驅(qū)動(dòng)方式不僅可W 減小步進(jìn)電機(jī)的步距角，而且可W減少或消除低頻振動(dòng)，使電機(jī)運(yùn)行更加平穩(wěn)均勻。然而步 進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器往往由集成巧片組成，如采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)巧片3955對(duì)其進(jìn)行控制，雖然 可W很好地發(fā)揮其電路布線(xiàn)簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)，但是缺乏靈活性，使步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)和 應(yīng)用受到一定的限制。還有些驅(qū)動(dòng)器利用高性能的微機(jī)、高精度的DA巧片等來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)控 審IJ，雖然性能好，但成本高，性?xún)r(jià)比低。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)器，基于分立器件構(gòu)成正弦恒 流斬波細(xì)分驅(qū)動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)了步進(jìn)電機(jī)恒轉(zhuǎn)矩、無(wú)振動(dòng)和無(wú)噪聲的驅(qū)動(dòng)控制，具有細(xì)分?jǐn)?shù)高， 細(xì)分選擇范圍廣，電機(jī)輸出電流大優(yōu)點(diǎn)；而且電機(jī)轉(zhuǎn)速可根據(jù)輸入脈沖頻率來(lái)調(diào)整，使用控 制可靠靈活，適用性好，性?xún)r(jià)比高，具有較強(qiáng)的實(shí)用特點(diǎn)。
[0005] 為了達(dá)成上述目的，本實(shí)用新型的解決方案是：
[0006] 一種步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)器，主要包括主控制器、雙路16位DA轉(zhuǎn)換器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū) 動(dòng)電路及電流采樣電路，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路包括斬波電路和橋式電路；其中，雙路16位DA 轉(zhuǎn)換器的輸入端均與主控制器的輸出端連接，在主控制器的控制下輸出參考電壓；雙路16 位DA轉(zhuǎn)換器的輸出端均連接至斬波電路的輸入端，斬波電路的輸出端連接至橋式電路的 輸入端，橋式電路的輸出端連接步進(jìn)電機(jī)；主控制器的輸出端與斬波電路的輸入端相連接， W控制橋式電路的橋臂的導(dǎo)通方向；電流采樣電路連接于斬波電路的輸入端與橋式電路的 輸出端之間，W對(duì)采樣的步機(jī)電機(jī)相電流進(jìn)行濾波。
[0007] 優(yōu)選地，所述雙路16位DA轉(zhuǎn)換器的每一個(gè)由兩個(gè)具有8位DA轉(zhuǎn)換功能的數(shù)字電 位器W及一個(gè)運(yùn)算放大器，通過(guò)組成加法器運(yùn)算放大電路而構(gòu)成。
[0008] 優(yōu)選地，所述電流采樣電路包括兩個(gè)相電流采樣電路和兩個(gè)低通濾波電路，相電 流采樣電路的輸入端與橋式電路的相電流輸出端相連接，相電流采樣電路的輸出端與低通 濾波器的輸入端相連，低通濾波器的輸出端與斬波電路的輸入端相連接。
[0009] 優(yōu)選地，所述主控制器為51單片機(jī)。
[0010] 優(yōu)選地，所述斬波電路為內(nèi)部自帶兩個(gè)比較器的L650抓巧片。
[0011] 優(yōu)選地，所述橋式電路為H橋L298N巧片。
[0012] 優(yōu)選地，所述電流采樣電路為RC-階有源低通濾波器。
[0013] 優(yōu)選地，步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)器還包括按鍵，該按鍵與主控制器連接，對(duì)驅(qū)動(dòng)器的細(xì) 分?jǐn)?shù)、步進(jìn)電機(jī)的繞組輸出電流的大小和正反轉(zhuǎn)進(jìn)行選擇，W及改變步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
[0014] 采用上述方案后，本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果在于；本新型步進(jìn)電機(jī) 細(xì)分驅(qū)動(dòng)器是基于分立器件來(lái)實(shí)現(xiàn)兩相步進(jìn)電機(jī)正弦恒流斬波細(xì)分驅(qū)動(dòng)作用。細(xì)分驅(qū)動(dòng)器 工作時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，電機(jī)繞組相電流控制環(huán)節(jié)采用恒流斬波電路，繞組電流跟蹤輸入的 正弦波參考信號(hào)變化，則輸入的正弦波參考信號(hào)為雙極性信號(hào)，本新型采樣簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，即采 用單極性正弦波絕對(duì)值信號(hào)作為參考電壓，通過(guò)改變橋式電路的橋臂導(dǎo)通方向，來(lái)改變電 機(jī)繞組相電流的極性，從而達(dá)到相電流的雙極性控制。
[0015] 通過(guò)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)測(cè)試其結(jié)果證明本新型設(shè)計(jì)方案可靠可行，如果使用處理速度更 高的微機(jī)，則可W提高電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，成本低，可靠性好，實(shí)用靈活， 驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，滿(mǎn)足兩相小功率步進(jìn)電機(jī)的高細(xì)分控制，同時(shí)也說(shuō)明了采用分立器件的細(xì)分 驅(qū)動(dòng)具有很高的實(shí)用性，而且系統(tǒng)自帶電路保護(hù)，可W使整個(gè)驅(qū)動(dòng)器的可靠性提高，具有很 高的推廣價(jià)值，可W滿(mǎn)足日常工作的要求。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1為步進(jìn)電機(jī)的4細(xì)分驅(qū)動(dòng)時(shí)磁場(chǎng)合成矢量圖；
[0017] 圖2為根據(jù)本實(shí)用新型的系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖；
[001引圖3為16位DA數(shù)模轉(zhuǎn)換器的電路原理圖；
[0019] 圖4為16位DA數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出參考電壓圖；
[0020] 圖5為步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電路原理圖；
[0021] 圖6為RC低通濾波器的電路原理圖；
[0022] 圖7為濾波前后的采樣波形圖；
[002引圖8為采樣電壓與DA輸出參考電壓的測(cè)試波形圖擬及[0024] 圖9為兩相繞組電流采樣示波器所示界面。
[00幼標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[002引主控制器1 16位DA轉(zhuǎn)換器2
[0027] 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路3 斬波電路31
[002引橋式電路32 電流采樣電路4
[002引 按鍵5 步進(jìn)電機(jī)M
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本案作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0031] 在對(duì)本新型步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)詳細(xì)說(shuō)明前，先闡述關(guān)于兩相步進(jìn)電 機(jī)設(shè)計(jì)中細(xì)分驅(qū)動(dòng)的技術(shù)原理。兩相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)中，由于步進(jìn)電機(jī)的生產(chǎn)工藝和其 他原因，使得每相電流可能出現(xiàn)非正弦變換，因此整個(gè)系統(tǒng)采用通過(guò)主控制器控制DA變換 器輸出正弦參考電壓，與通過(guò)電機(jī)的采樣相電流值進(jìn)行比較，進(jìn)行斬波驅(qū)動(dòng)。對(duì)兩相繞組的 步進(jìn)電機(jī)，采用電流正弦變換恒流斬波驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，ig為流過(guò)A相電流，ib為流過(guò)B相電流， i。為i。與ib的合成電流。
[003引ia=Imsin(j白）（1)
[003引ib= Imco