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基于单片机的步进电机细分驱动控制系统 第24卷第7期 2007年7月 机电工程 MECHANICALamp;ELECTRICALENGINEERINGMAGAZINE VolJ24No.7 Ju1.2007 基于单片机的步进电机细分驱动控制系统木 李智强,周杰,任胜杰 (河南工业大学电气工程学院,河南郑州450007) 摘要:为了使步进电机的定位更为准确,以高速,高性能C805117005单片机为核心,结合步进电 机驱动芯片L297/298,设计出步进电机的斩波恒流细分驱动控制系统.实际运行表明,步进电机 运行稳定,具有步距角小,转矩恒定,功耗低等优,占’,提高了定位准确度,达到精密控制的目的. 关键词:混合式步进电机;C8051FO05;细分驱动;L297/298 中图分类号:TP368.1;TM383.6文献标识码:A文章编号:1001—4551(2007)07—0067—03 ControlsystemoffinedriveforstepmotorbasedonSC:M LIZhi—qiang,ZHOUJie,RENSheng-jie (CollegeofElectricalEngineering,HenanUniversityofTechnology,Zhengzhou450007,China) Abstract:Forthehigherprecessionofstepmotor,withhighspeedandperformancemicroprocessorC8051F005astheker- nel,combiningwithblendingstepmotordrivingchipL297/298,thedrivingcontrolsystemofstepmotorofswitch?mode andconstantcurrentwasdesigned.Theexperimentshowsthatthecontrolsystemrunsstablywiththemeritoflittlestepping angleunvariedtorqueandlowpowerconsumptionandhasthehigherprecisionintherunningofstepmotor. Keywords:blendingstepmotor;C8051F005;finedriving;L297/298 0前言 步进电机作为数字式执行元件,相当于一个将 电脉信号转换成角位移的机电式数/模转换器,步进 电机具有结构简单,成本低,易于控制,无累计误差 和计算机接El方便等优点,被广泛应用于各种自动 化控制系统中,但传统的驱动电路存在许多不足之 处,如低频振荡,易发热等缺点,噪声大,步距角较 大,分辨率低等,往往满足不了工业上的精确定位和 大扭矩控制.2J. 本研究主要介绍了基于高速单片机的步进电机 细分驱动控制系统的设计. 1步进电机的恒流细分驱动原理 步进电机在每次输入脉冲切换时,只改变相应 绕组中的额定电流的一部分,而不是将绕组电流全 部通人(或关断),则转子相应的每步转动原有步距 角的一部分,而额定电流分成多少次进行切换,转子 就以多少步完成一个原有的步距角,这样将步进电 机一个步距角细分成若干更小的步;同时在步进电 机电路中设置采样电阻,在绕组电流达到额定值时, 由于采样电阻的反馈作用,通过比较器使电源电压 工作在关断状态,形成在额定值附近内的波动.在 这样电路中供给步进电机的是一系列的PWM电压 窄脉冲,总的系列的PWM电压脉冲,从而使绕组电 流保持输入能量是各脉冲时间的电压与电流乘积的 积分,电源供给的能量大幅度下降,降低了发热量, 具有很高的效率.斩波恒流电路中,采用高电压驱 动,电机绕组回路不串联电阻,这样电流上升的速度 会很快. 2L297/298功能分析 L297适用于双极性两相步进电机或单极性四相 步进电机的控制,它由两个PWM斩波器来控制相绕 组电流,实现恒流斩波控制以获得良好的转矩一频率 特性,每个斩波器由一个比较器,一个RS触发器和外 接采样电阻组成,并设有一个公用振荡器,向两个斩 波器提供触发脉冲信号,如图1所示,频率,是由外 收稿日期:2007—02—05 基金项目:河南工业大学科研基金资助项目(170179) 作者简介:李智强(1976一),男,山东平度人,主要从事自动控制方面的研究. 机电工程第24卷 接16脚OSC的RC网络决定的,当时钟振荡器脉冲 使触发器置电机绕组相电流上升,采样电阻的RS电 压上升到基准电压时,比较器翻转,使触发器复 位,功率晶体管关断,电流下降,等待下一个振荡脉 冲的到来.这样触发器输出的是恒频PWM信号, 调制L297的输出信号,绕组相电流峰值由整定. 图1L297