一種步進電機細分驅(qū)動器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型設(shè)及一種步進電機驅(qū)動技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，設(shè)及一種基于分立器件 實現(xiàn)的兩相步進電機正弦恒流斬波的步進電機細分驅(qū)動器。
【背景技術(shù)】
[0002] 步進電機作為一種動作執(zhí)行元件，在一些自動化控制領(lǐng)域，如精密加工、航空航天 自動化技術(shù)等領(lǐng)域內(nèi)，由于對定位精度要求高，導(dǎo)致對步進電機的細分數(shù)要求也越來越高， 所W研制出一種高精度低成本的、性價比高的步進電機驅(qū)動控制系統(tǒng)具有非常重要的意 義。
[0003] 在正常工作的情況下，步進電機的轉(zhuǎn)速、停止位置只取決于脈沖信號的頻率和脈 沖數(shù)，基本不受負載變化的影響。當驅(qū)動器接收到一個驅(qū)動脈沖信號后，步進電機按預(yù)先設(shè) 定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為"步距角"。步進電機的運行性能與驅(qū)動方式有著緊密 的聯(lián)系，通過改變驅(qū)動方式可W克服步進電機的缺點。經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)，細分驅(qū)動方式不僅可W 減小步進電機的步距角，而且可W減少或消除低頻振動，使電機運行更加平穩(wěn)均勻。然而步 進電機的驅(qū)動器往往由集成巧片組成，如采用步進電機驅(qū)動巧片3955對其進行控制，雖然 可W很好地發(fā)揮其電路布線簡單的優(yōu)勢，但是缺乏靈活性，使步進電機驅(qū)動電路的設(shè)計和 應(yīng)用受到一定的限制。還有些驅(qū)動器利用高性能的微機、高精度的DA巧片等來實現(xiàn)驅(qū)動控 審IJ，雖然性能好，但成本高，性價比低。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 本實用新型的目的在于提供一種步進電機細分驅(qū)動器，基于分立器件構(gòu)成正弦恒 流斬波細分驅(qū)動器，實現(xiàn)了步進電機恒轉(zhuǎn)矩、無振動和無噪聲的驅(qū)動控制，具有細分數(shù)高， 細分選擇范圍廣，電機輸出電流大優(yōu)點；而且電機轉(zhuǎn)速可根據(jù)輸入脈沖頻率來調(diào)整，使用控 制可靠靈活，適用性好，性價比高，具有較強的實用特點。
[0005] 為了達成上述目的，本實用新型的解決方案是：
[0006] 一種步進電機細分驅(qū)動器，主要包括主控制器、雙路16位DA轉(zhuǎn)換器、步進電機驅(qū) 動電路及電流采樣電路，步進電機驅(qū)動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電機；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對采樣的步機電機相電流進行濾波。
[0007] 優(yōu)選地，所述雙路16位DA轉(zhuǎn)換器的每一個由兩個具有8位DA轉(zhuǎn)換功能的數(shù)字電 位器W及一個運算放大器，通過組成加法器運算放大電路而構(gòu)成。
[0008] 優(yōu)選地，所述電流采樣電路包括兩個相電流采樣電路和兩個低通濾波電路，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。
[0010] 優(yōu)選地，所述斬波電路為內(nèi)部自帶兩個比較器的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，步進電機細分驅(qū)動器還包括按鍵，該按鍵與主控制器連接，對驅(qū)動器的細 分數(shù)、步進電機的繞組輸出電流的大小和正反轉(zhuǎn)進行選擇，W及改變步進電機的轉(zhuǎn)速。
[0014] 采用上述方案后，本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果在于；本新型步進電機 細分驅(qū)動器是基于分立器件來實現(xiàn)兩相步進電機正弦恒流斬波細分驅(qū)動作用。細分驅(qū)動器 工作時，根據(jù)設(shè)計要求，電機繞組相電流控制環(huán)節(jié)采用恒流斬波電路，繞組電流跟蹤輸入的 正弦波參考信號變化，則輸入的正弦波參考信號為雙極性信號，本新型采樣簡化設(shè)計，即采 用單極性正弦波絕對值信號作為參考電壓，通過改變橋式電路的橋臂導(dǎo)通方向，來改變電 機繞組相電流的極性，從而達到相電流的雙極性控制。
[0015] 通過對整個系統(tǒng)測試其結(jié)果證明本新型設(shè)計方案可靠可行，如果使用處理速度更 高的微機，則可W提高電機的運轉(zhuǎn)速度。由于系統(tǒng)設(shè)計簡單，成本低，可靠性好，實用靈活， 驅(qū)動能力強，滿足兩相小功率步進電機的高細分控制，同時也說明了采用分立器件的細分 驅(qū)動具有很高的實用性，而且系統(tǒng)自帶電路保護，可W使整個驅(qū)動器的可靠性提高，具有很 高的推廣價值，可W滿足日常工作的要求。
【附圖說明】
[0016] 圖1為步進電機的4細分驅(qū)動時磁場合成矢量圖；
[0017] 圖2為根據(jù)本實用新型的系統(tǒng)設(shè)計框圖；
[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為步進驅(qū)動電路原理圖；
[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幼標號說明
[002引主控制器1 16位DA轉(zhuǎn)換器2
[0027] 步進電機驅(qū)動電路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 步進電機M
【具體實施方式】
[0030] 下面結(jié)合【具體實施方式】對本案作進一步詳細的說明。
[0031] 在對本新型步進電機細分驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)設(shè)計詳細說明前，先闡述關(guān)于兩相步進電 機設(shè)計中細分驅(qū)動的技術(shù)原理。兩相步進電機驅(qū)動設(shè)計中，由于步進電機的生產(chǎn)工藝和其 他原因，使得每相電流可能出現(xiàn)非正弦變換，因此整個系統(tǒng)采用通過主控制器控制DA變換 器輸出正弦參考電壓，與通過電機的采樣相電流值進行比較，進行斬波驅(qū)動。對兩相繞組的 步進電機，采用電流正弦變換恒流斬波驅(qū)動設(shè)計，ig為流過A相電流，ib為流過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