單片機與步進(jìn)電機細分控制

1 步進(jìn)電機

步進(jìn)電動(dòng)機是純粹的數字控制電動(dòng)機，它將電脈沖信號轉變?yōu)榻俏灰?，即給一個(gè)脈沖，步進(jìn)電機就轉一個(gè)角度，因此非常合適單片機控制，在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，電機則轉過(guò)一個(gè)步距角，同時(shí)步進(jìn)電機只有周期性的無(wú)累積誤差，精度高。

步進(jìn)電動(dòng)機有如下特點(diǎn)：

1）步進(jìn)電動(dòng)機的角位移與輸入脈沖數嚴格成正比。因此，當它轉一圈后，沒(méi)有累計誤差，具有良好的跟隨性。

2）由步進(jìn)電動(dòng)機與驅動(dòng)電路組成的開(kāi)環(huán)數控系統，既簡(jiǎn)單、廉價(jià)，又非?？煽?，同時(shí)，它也可以與角度反饋環(huán)節組成高性能的閉環(huán)數控系統。

3）步進(jìn)電動(dòng)機的動(dòng)態(tài)響應快，易于啟停、正反轉及變速。

4）速度可在相當寬的范圍內平穩調整，低速下仍能獲得較大轉距，因此一般可以不用減速器而直接驅動(dòng)負載。

5）步進(jìn)電機只能通過(guò)脈沖電源供電才能運行，不能直接使用交流電源和直流電源。

6）步進(jìn)電機存在振蕩和失步現象，必須對控制系統和機械負載采取相應措施。

步進(jìn)電機具有和機械結構簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，圖1是四相六線(xiàn)制步進(jìn)電機原理圖，這類(lèi)步進(jìn)電機既可作為四相電機使用，也可以做為兩相電機使用，使用靈活，因此應用廣泛。

步進(jìn)電機有兩種工作方式：整步方式和半步方式。以步進(jìn)角1.8度四相混合式步進(jìn)電機為例，在整步方式下，步進(jìn)電機每接收一個(gè)脈沖，旋轉1.8度，旋轉一周，則需要200個(gè)脈沖，在半步方式下，步進(jìn)電機每接收一個(gè)脈沖，旋轉0.9度，旋轉一周，則需要400個(gè)脈沖?？刂撇竭M(jìn)電機旋轉必須按一定時(shí)序對步進(jìn)電機引線(xiàn)輸入脈沖，以上述四相六線(xiàn)制步進(jìn)電機為例，其半步工作方式和整步工作方式的控制時(shí)序如表1和表2所列。

步進(jìn)電機在低頻工作時(shí)，會(huì )有振動(dòng)大、噪聲大的缺點(diǎn)。如果使用細分方式，就能很好的解決這個(gè)問(wèn)題，步進(jìn)電機的細分控制，從本質(zhì)上講是通過(guò)對步進(jìn)電機勵磁繞組中電流的控制，使步進(jìn)電機內部的合成磁場(chǎng)為均勻的圓形旋轉磁場(chǎng)，從而實(shí)現步進(jìn)電機步距角的細分，一般情況下，合成磁場(chǎng)矢量的幅值決定了步進(jìn)電機旋轉力矩的大小，相鄰兩合成磁場(chǎng)矢量之間的夾角大小決定了步距角的大小，步進(jìn)電機半步工作方式就蘊涵了細分的工作原理。

實(shí)現細分方式有多種方法，最常用的是脈寬調制式斬波驅動(dòng)方式，大多數專(zhuān)用的步進(jìn)電機驅動(dòng)芯片都采用這種驅動(dòng)方式，TA8435就是其中一種芯片。