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《基于帶PWM模塊單片機的步進電機細分驅(qū)動技術.pdf》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、萬方數(shù)據(jù)己口口7年]月第己國瑩第]期基于帶PWM模塊單片機的步進電機細王輝堂顏自勇陳文薌(廈門大學機電工程系廈門361005)摘要:本文以兩相雙極式步進電機為例,介紹了一種利用單片機自帶的PwM模塊實現(xiàn)步進電機細分驅(qū)動的方法。該方法充分利用單片機的PwM硬件資源,通過配置硬件PwM模塊,產(chǎn)生占空比不同的方波,在電機線圈內(nèi)產(chǎn)生近似正弦波的階梯型電流。與常用的恒頻脈寬調(diào)制方式相比,該方法不需要EI/A轉換器和鋸齒波發(fā)生器,不僅有利于簡化電路和節(jié)約成本,而且能提高細分精度和電機運行平穩(wěn)性,適用于需要精密控制的儀器儀表。關鍵詞:PwM;細分驅(qū)動;步進電機;單片機SubdiVi
2、siondriVingtechnologyofsteppingmotorbasedonPWMmoduleofsinglechipWangHuitangYanZiyongChenWenxiang(DepartmentofMechanicalandE1ectronic,XiamenUniversity,Xiamen361005)Abstract:ThispaperpresentedamethodofsubdivisiondrivingofsteppingmotorbasedonPWMmoduleintegratedinsir培1echip.Wecangeneratesqu
3、arewaveofdifferentdutycyclebyconfiguringtheintegratedPWMmoduletoproducescalarformcurrentinthecoils.Themethoddoesrrtneedthe[)/Aconverterandthesawtoothwavegenerator,soitcanimprovetheprecisionandstabilityofthemovementofsteppingmotor,withthesimpledrivingcircuit,anditisusedtothescientificins
4、trumentwhichneedstobecontr01ledaccurately.Keywords:PWM;subdivisiondriving;steppingH10tor;singlechipO引言1步進電機PWM驅(qū)動原理步進電機是精密儀器儀表中常用的自動化執(zhí)行部件,具有快速起停、精確步進、易于控制等優(yōu)點。但是受制造工藝的影響,步進電機一般步距角較大,且有低頻振動、噪聲等缺點,不能應用于精度、平穩(wěn)性要求較高的場合。步進電機細分驅(qū)動技術是20世紀70年代中期發(fā)展起來的可以顯著改善步進電機性能并提高步進精度的驅(qū)動控制技術。PwM(脈寬調(diào)制)細分技術是目前較為常用的方
5、式,其實質(zhì)是通過在電機線圈中產(chǎn)生階梯型電流從而改善電機性能并達到細分的目的。隨著儀器儀表技術的發(fā)展,各種帶PWM模塊的單片機越來越多地應用于儀器儀表中,用它可以直接實現(xiàn)儀表中步進電機的細分驅(qū)動。本文介紹了一種利用單片機自帶的PwM模塊實現(xiàn)儀表步進電機驅(qū)動的方法,這種方式具有以下優(yōu)點:(1)與傳統(tǒng)的硬件PwM方式相比,驅(qū)動電路明顯簡化,不需要D/A轉換器和鋸齒波發(fā)生器;(2)與純軟件模擬PWM方式相比,程序簡單且占用CPU時間少。步進電機是通過對定子上的各個線圈交替通電產(chǎn)生步進式旋轉磁場,從而帶動轉子作步進式旋轉。用MCU驅(qū)動步進電機最簡單的方式是整步驅(qū)動,即直接用單片
6、機的IO口產(chǎn)生各相脈沖通過功率器件來控制電機運轉,其電流波形和旋轉磁場矢量如圖1所示(以兩相雙極步進電機為例)。這種方法雖然簡單卻存在精度不高、相電流突變導致運行不夠平穩(wěn)、有噪聲等缺點。細分驅(qū)動技術的實質(zhì)用近似正弦波的階梯型電流代替矩形波電流,產(chǎn)生一個微步旋轉磁場,從而帶動電機以更小的步距角轉動,其電流波形和旋轉磁場矢量如圖2所示。同時由于正弦波電流變化平滑,使電機運行更平穩(wěn)、噪聲更小。PwM技術是采用脈寬調(diào)制方式,即占空比不同的方波電壓產(chǎn)生不同的平均電流,由于電機線圈電感對電流變化的阻礙作用,線圈中的電流波形如圖3所示圍繞平均值L上下波動,當PwM波的頻率足夠高時,
7、線圈中的電流可以看成大小為L的恒定電流。通過調(diào)節(jié)占空比可以產(chǎn)作者簡介:王輝堂(1981),男,碩士研究生,主要研究方向為單片機應用技術。鋈萬方數(shù)據(jù)與克j去{;j?
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11、L7朋咒l一廠]7'/B,,l(a)電流波形?!耙弧鱨n么/∑一么∑一/∑一\/\爿+\/乩<、B,/圖3PwM方式下的電流波形///浦信縣作由庠№榕.眇榕裟的輸小月n蜘上巒№與由樂信甫爿(b)旋轉磁場矢量圖1整步驅(qū)動爿}題壓湯斛爿(b)旋轉磁場