驅(qū)動步進電機

步進電機控制路不僅需要激勵信號，還需有足夠的功率。在一般的電路驅(qū)動中，需將由CPU產(chǎn)生的脈沖信號經(jīng)過功率放的脈沖分配芯片，它們配合功率放大的驅(qū)動電路可以實現(xiàn)步進電機的驅(qū)動。一般步進電機驅(qū)動電路面，則是由各種放大電路來完成的。下面介紹一種利用硬件電路連接而成的脈沖分配驅(qū)動電路。1．電路驅(qū)動的工作原理圖12-5所示是一個四相步進電機的驅(qū)動電路。A、B、C、D分別接到P1口的P1.4～P1.7。通過軟件控制一組脈沖序列，控制步進電機的轉(zhuǎn)速、方向和步距。在步進電機的驅(qū)動線路中，主CPU發(fā)出的控制信號經(jīng)U1放大，傳到復(fù)合三極管前一級的基極。若CPU0，則前級三極管BG5CPU1，則前級三極管BG5BCD4個線圈，在驅(qū)動線中的R5～R8CPU10D1～D4也稱回流二極管，在選擇時要考慮到電源電壓及線圈電流。R1～R4D1～D4LED，作為脈沖信號輸入的顯CPU0LED1LEDR9～R12為限流電阻，使三極管基極的流入電流不至于過大而燒毀。圖12-5基于復(fù)合三極管的四相步進電機驅(qū)動電路在步進電機工作時，對P11FH5FH7FH4步；對P17FH5FH、3FH、1FH42．控制程序電機正轉(zhuǎn)控制參考程序如下：電機反轉(zhuǎn)控制參考程序如下：式來改變電機的工作狀態(tài)（如四相八拍工作方式）。UCN5804于功率放大的驅(qū)動電路就可以實現(xiàn)步進電機的驅(qū)動。下面以UCN5804驅(qū)動芯片為例，介紹集成芯片驅(qū)動步12-6UCN5804UCN5804引腳1：對應(yīng)四相脈沖輸出的B相。主CPU給UCN5804輸送脈沖，芯片按順序輸出A、B、C、D脈沖信號，該信號接到步進電機的脈沖輸入端。引腳2：接+12V電源。3：對應(yīng)四相脈沖輸出的D4：接地。5：接地。引腳6：對應(yīng)四相脈沖輸出的C相。引腳7：接+12V電源。引腳8：對應(yīng)四相脈沖輸出的A相。引腳9：控制電機脈沖輸出方式，若9腳為低電平，則脈沖每次輸出兩相脈沖信號圖12-6UCN5804芯片引腳圖（AB-BC-CD-DA-AB），即主CPU每送入一個脈沖，芯片向電機輸出兩相電脈沖；若9腳為高電平，則芯片每次輸出兩相脈沖信號（A-B-C-D-A），即主CPU每送入一個脈沖，芯片向電機輸出兩相電脈沖。引腳10：控制電機接收脈沖后的步長，若10腳為低電平，則芯片控制電機每步運行一整個步長，即芯片送出的脈沖順序為A-B-C-D-A或AB-BC-CD-DA-AB；若10腳為高電平，則芯片控制電機每步運行半個步長，即芯片送出的脈沖順序為A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。引腳CPUCPU產(chǎn)生輸入信號時，芯片不產(chǎn)生輸出脈沖。引腳12：接地。引腳13：接地。引腳14：控制電機的正反轉(zhuǎn)，若14腳為低電平，則電機正轉(zhuǎn)；若該腳為高電平，則電機反轉(zhuǎn)。引腳15：5804芯片的片選信號，該腳為低時芯片可以工作，為高時芯片不工作。引腳16：接+5V電源。UCN5804UCN5804芯片是一塊集成步進電機驅(qū)動芯片，它的輸出引腳可以接到步進電機的輸入端，直接驅(qū)動步進電機工作。其工作電路如圖12-7所示。在信號輸出端接一反向二極管后連接到步進電機上，芯片可以承受最大1.5A的反向電流以及最大35V的電壓。圖12-7基于UCN5804芯片的驅(qū)動電路圖在實際應(yīng)用中，UCN5804910（12-1），將四相步進電機的運行分為以下幾種方式。表12-1UCN5804芯片驅(qū)動方式真值表腳為低電平，腳為高電平，電機按四相四拍的工作方式（見表12-2）行（A-B-C-D-AA-D-C-B-A）。表12-2單相驅(qū)動脈沖順序（9腳=L，10腳=H）在雙脈沖輸出狀態(tài)下，若910（12-3）運行（AB-BC-CD-DA-ABAD-DC-CB-BA）；若9方式（12-4）運行（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-AA-DA-D-CD-C-BC-B-AB-A）。表12-3雙相驅(qū)動脈沖順序（9腳=L，10腳=L）表12-4單雙相半步驅(qū)動脈沖順序（9腳=H，10腳=L）UCN5804芯片驅(qū)動脈沖時序分配如圖12-8所示。圖12-8驅(qū)動脈沖時序UCN580412-7P1口的P1.0P1.2、P1.3。根據(jù)電機運轉(zhuǎn)的實際需要，由主CPU送不同的控制字。在該電路中，電容C1和C2為去耦電容，濾P1.3。根據(jù)電機運轉(zhuǎn)的實際需要，由主CPU送不同的控制字。在該電路中，電容C1和C2為去耦電容，濾除高頻干擾。R1和R2V1～V44個二極管，分別與UCN58043．控制程序電機正轉(zhuǎn)控制程序如下：電機反轉(zhuǎn)控制程序如下：作方式，方便靈活，適合初學(xué)者學(xué)習(xí)。ULN2003ULN2003是另一款電機脈沖分配芯片，由于其結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，而且無需外接功率放大電路，因此也常用來作為步進電機的驅(qū)動芯片。ULN2003芯片引腳介紹ULN200312-9圖12-9ULN2003芯片引腳圖引腳1：CPU脈沖輸入端，端口對應(yīng)一個信號輸出端。引腳2：CPU脈沖輸入端。3：CPU4：CPU5：CPU6：CPU7：CPU8：接地。97107116125134143152161ULN2003的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可參見圖12-10。在ULN2003芯片內(nèi)部為達林頓管陣列，其工作原理與上一節(jié)電路驅(qū)動相似。由于該電路為芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，僅供初學(xué)者理解芯片的工作方式用，在芯片使用時可以忽略。圖12-10ULN2003芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)ULN2003ULN2003芯片是高耐壓、大電流達林頓陣列，由7組達林頓晶體管陣列和相應(yīng)的電阻網(wǎng)絡(luò)以及鉗位二極管網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，具有同時驅(qū)動7組負載的能力，為單片雙極型大功率高速集成電路。功率電子電路大多要求具ULN2003ULN2003200mA，飽和壓降約1V用集電極開路輸出，輸出電流大，故可以直接驅(qū)動繼電器或固體繼電器等外接控制器件，也可直12-11。圖12-11ULN2003芯片驅(qū)動電路（驅(qū)動口改P1口）ULN2003芯片的每一對達林頓都串聯(lián)一個2.7k51的P5V的工作電壓下它能與TTLCMOS500mA，并且能夠在關(guān)態(tài)（有低電平輸入時，輸出為高電平）時承受50V的電壓，輸出還可以在高負載電流并行運行。出為高電平）時承受50V的電壓，輸出還可以在高負載電流并行運行。信號脈沖通過P14.7k.上拉電阻接到ULN2003P1.4～P1.7分別對應(yīng)ULN20031C2C3C4CP13．控制程序電機正轉(zhuǎn)控制程序為：電機反轉(zhuǎn)控制程序為：CPU步進電機應(yīng)用實例在步進電機的實際應(yīng)用中，總是通過CPU接收處理一些信號來控制電機的運動狀態(tài)。常見的如光線、溫濕度、水位等。這里以光作為CPU控制步進電機的信號為例。采用對射光電開關(guān)作為光信號發(fā)射接收裝置。對射光電開關(guān)FS048W能夠發(fā)射出一束細小的光線，當光線碰到障礙物時反射回來，由光電開關(guān)的接收管接收。光電開關(guān)電路圖如圖12-12所示。圖12-12光電開關(guān)檢測電路圖比較器輸出點的電位為高接收信號為1）；當接收管