步进电机作业原理及电路规划解析—电路精选（44）

  在操控系统中具有广泛的使用。它能够把脉冲信号转换成角位移，而且可用作电磁制动轮、电磁差分器、或角位移发生器等。

  有时从一些旧设备上拆下的步进电机（这种电机一般没有损坏）要改作它用，一般需自己规划驱动器。

  该步进电机为一四相步进电机，选用单极性直流电源供电。只要对步进电机的各相绕组按适宜的时序通电，就能使步进电机步进滚动。图1是该四相反应式步进电机作业原理示意图。

  开始时，开关SB接通电源，SA、SC、SD断开，B相磁极和转子0、3号齿对齐，一起，转子的1、4号齿就和C、D相绕组磁极发生错齿，2、5号齿就和D、A相绕组磁极发生错齿。

  当开关SC接通电源，SB、SA、SD断开时，因为C相绕组的磁力线号齿和C相绕组的磁极对齐。而0、3号齿和A、B相绕组发生错齿，2、5号齿就和A、D相绕组磁极

  发生错齿。顺次类推，A、B、C、D四相绕组轮番供电，则转子会沿着A、B、C、D方向滚动。

  四相步进电机依照通电次序的不同，可分为单四拍、双四拍、八拍三种作业方法。单四拍与双四拍的步距角持平，但单四拍的滚动力矩小。八拍作业方法的步距角是单四拍与双四拍的一半，因而，八拍作业方法既能坚持较高的滚动力矩又能大大的进步操控精度。

  单四拍、双四拍与八拍作业方法的电源通电时序与波形别离如图2.a、b、c所示：

  AT89C2051将操控脉冲从P1口的P1.4～P1.7输出，经74LS14反相后进入9014，经9014扩大后操控光电开关，光电阻隔后，由功率管TIP122将脉冲信号进行电压和电流扩大，驱动步进电机的各相绕组。使步进电机跟着不同的脉冲信号别离作正转、回转、加快、减速和中止等动作。图中L1为步进电机的一相绕组。AT89C2051选用频率22MHz的晶振，选用较高晶振的意图是为了在方法2下尽量减小AT89C2051对上位机脉冲信号周期的影响。

  图3中的RL1～RL4为绕组内阻，50电阻是一外接电阻，起限流效果，也是一个改进回路时间常数的元件。D1～D4为续流二极管，使电机绕组发生的反电动势通过续流二极管（D1～D4）而衰减掉，然后维护了功率管TIP122不受损坏。

  在50外接电阻上并联一个200F电容，能改进注入步进电机绕组的电流脉冲前沿，进步了步进电机的高频功能。与续流二极管串联的200电阻可减小回路的放电时间常数，使绕组中电流脉冲的后沿变陡，电流下降时间变小，也起到进步高频作业功能的效果。

  方法1为中止方法：P3.5（INT1）为步进脉冲输入端，P3.7为正回转脉冲输入端。上位机（PC机或单片机）与驱动器仅以2条线为串行通讯方法：上位机（PC机或单片机）将操控指令发送给驱动器，驱动器依据操控指令自行完结有关操控进程。

  当上电或按下复位键KR后，AT89C2051先检测拨码开关KX、KY的状况，依据KX、KY 的不同组合，进入不同的作业方法。以下给出方法1的程序流程框图与源程序。

  在程序的编制中，要分外的留意步进电机在换向时的处理。为使步进电机在换向时能滑润过渡，不至于发生错步，应在每一步中设置标志位。其间20H单元的各位为步进电机正转标志位;21H单元各位为回转标志位。在正转时，不只给正转标志位赋值，也一起给回转标志位赋值;在回转时也如此。这样，当步进电机换向时，就能够上一次的方位作为起点反向运动，避免了电机换向时发生错步。

  为了对步进电机的相电流来操控，从而到达细分步进电机步距角的意图，人们曾规划了很多种步进电机的细分驱动电路。跟着微型计算机的开展，特别是单片计算机的呈现，为步进电机的细分驱动带来了便当。现在，步进电机细分驱动电路大多数都选用单片微机操控。单片机依据要求的步距角计算出各相绕组中通过的电流值，并输出到数模转换器（DPA） 中，由DPA 把数字量转换为相应的模仿电压，通过环形分配器加到各相的功放电路上，操控功放电路给各相绕组通以相应的电流，来完成步进电机的细分。单片机操控的步进电机细分驱动电路依据末级功放管的作业状况可分为扩大型和开关型两种（见下图5）。

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