驅(qū)動(dòng)開發(fā)-步進(jìn)電機(jī)技術(shù)

1、步進(jìn)電機(jī)一、 確定任務(wù)1、掌握步進(jìn)電機(jī)的工作原理。2、掌握S5PV210的設(shè)備編程3、掌握GPIO接口驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。二、 學(xué)習(xí)內(nèi)容 1、 閱讀S5PV210數(shù)據(jù)手冊(cè)，了解GPIO的使用。2、閱讀原理圖，學(xué)習(xí)怎樣使用直流電機(jī)。三、基礎(chǔ)知識(shí)1.硬件知識(shí) 四、基本原理步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制機(jī)構(gòu)，廣泛應(yīng)用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。步進(jìn)電機(jī)是一個(gè)按照一個(gè)固定角度一步一步轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)，一旦步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接到一個(gè)脈沖信號(hào)，就會(huì)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一

2、個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。 1. 步進(jìn)電機(jī)的工作原理這里用到的是兩相步進(jìn)電機(jī)，如下圖的步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)圖所示。轉(zhuǎn)子被分為完全對(duì)稱的兩段，一段轉(zhuǎn)子的磁力線沿轉(zhuǎn)子表面呈放射形進(jìn)入定子鐵芯，稱為N極轉(zhuǎn)子；另一段轉(zhuǎn)子的磁力線經(jīng)過定子鐵芯沿定子表面穿過氣隙回歸到轉(zhuǎn)子中去，稱為S極轉(zhuǎn)子。圖中虛線閉合回路為磁力線的行走路線。相應(yīng)地定子也被分為兩段，其上裝有A、B兩相對(duì)稱繞組。同時(shí)，沿轉(zhuǎn)子軸在兩

3、段轉(zhuǎn)子中間安裝一塊永磁體，形成定子的N、S極性。從軸向看過去，兩段轉(zhuǎn)子齒中心線彼此錯(cuò)開半個(gè)轉(zhuǎn)子齒距。 圖.兩相步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)圖 通常電機(jī)的轉(zhuǎn)子為永磁體，當(dāng)電流流過定子繞組時(shí)，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)會(huì)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對(duì)磁場(chǎng)方向與定子的磁場(chǎng)方向一致。每輸入一個(gè)電脈沖，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度前進(jìn)一步，它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序，電機(jī)就會(huì)反轉(zhuǎn)。所以可用控制脈沖數(shù)量、電動(dòng)機(jī)各組繞組的通電順序來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。關(guān)于兩相步進(jìn)電機(jī)的供電方式，兩相四線的步進(jìn)電機(jī)，有兩個(gè)繞組：A、B。在半步供電方式時(shí)，電機(jī)的通電方式采用順序八拍一個(gè)循環(huán)給兩相

4、繞組供電為：八拍，半步：（+A)（+B)（+B)（-A)（+B)（-A)（-B）（-B)（+A)（-B)（+A）。 2. ULN2003A驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)ULN2003時(shí)，上拉2K的電阻較為合適，同時(shí)，COM引腳應(yīng)該懸空或接電源。ULN2003是一個(gè)非門電路，包含7個(gè)單元，但獨(dú)每個(gè)單元驅(qū)動(dòng)電流最大可達(dá)350mA.資料的最后有引用電路，9腳可以懸空。比如1腳輸入，16腳輸出，你的負(fù)載接在VCC與16腳之間，不用9腳。uln2003的作用：ULN2003是大電流驅(qū)動(dòng)陣列,多用于單片機(jī)、智能儀表、PLC、數(shù)字量輸出卡等控制電路中?？芍苯域?qū)動(dòng)繼電器等負(fù)載。輸入5VTTL電平，輸出可達(dá)500mA/50V。U

5、LN2003是高耐壓、大電流達(dá)林頓陳列,由七個(gè)硅NPN達(dá)林頓管組成。 該電路的特點(diǎn)如下: ULN2003的每一對(duì)達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè)2.7K的基極電阻,在5V的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路 直接相連,可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器。ULN2003 是高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品,具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn),適應(yīng)于各類要求高速大功率驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)。 ULN2003A引腳圖及功能ULN2003 是高耐壓、大電流、內(nèi)部由七個(gè)硅NPN 達(dá)林頓管組成的驅(qū)動(dòng)芯片。經(jīng)常在以下電路中使用，作為：1、顯示驅(qū)動(dòng)2、繼電器驅(qū)動(dòng)3、照明燈驅(qū)動(dòng)4、電磁閥驅(qū)動(dòng)5、伺服電機(jī)、步進(jìn)電

6、機(jī)驅(qū)動(dòng)等電路中。ULN2003 的每一對(duì)達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè)2.7K 的基極電阻,在5V 的工作電壓下它能與TTL 和CMOS 電路直接相連，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。 在輸入口輸入高電平時(shí)o輸出口為低電平o但是在輸入端輸入低電平時(shí)o輸出端怎么還是低電平?ULN2003A的輸出結(jié)構(gòu)是集電極開路的，所以要在輸出端接一個(gè)上拉電阻，在輸入低電平的時(shí)候輸出才是高電平。在驅(qū)動(dòng)負(fù)載的時(shí)候，電流是由電源通過負(fù)載灌入U(xiǎn)LN2003A的。 五、操作步驟1、 在PC 機(jī)上建立目錄/gec/stepmotor/driver/將上述的stepmotor.c 和驅(qū)動(dòng)模塊的 Makefile拷貝到該目錄下執(zhí)行make命令即可生成目標(biāo)文件stepmotor.ko。2、 將stepmotor.ko下載到目標(biāo)板上，在終端執(zhí)行：rootgec /tmp# insmod stepmotor.ko 3、 在PC 機(jī)上建立目錄/gec/stepmotor/test/將上述的