混合式步進(jìn)電機應用電子電路設計圖

　　步進(jìn)電機可分為反應式步進(jìn)電機、永磁式步進(jìn)電機和混合式步進(jìn)電機。步進(jìn)電機區別于其他控制電機的最大特點(diǎn)是，它是通過(guò)輸入脈沖信號來(lái)進(jìn)行控制的，即電機的總轉動(dòng)角度由輸入脈沖數決定，而電機的轉速由脈沖信號頻率決定。它具有高精度的定位、位置及速度控制、具定位保持力、動(dòng)作靈敏、開(kāi)回路控制不必依賴(lài)傳感器定位、中低速時(shí)具備高轉矩、高信賴(lài)性、小型、高功率等特征，使其具有廣泛的應用。

　　步進(jìn)電機的工作原理

　　步進(jìn)電機是機電控制中一種常用的執行機構，它的用途是將電脈沖轉化為角位移，它的的驅動(dòng)電路根據控制信號工作，控制信號由單片機產(chǎn)生。當步進(jìn)驅動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號，它就驅動(dòng)步進(jìn)電機按設定的方向轉動(dòng)一個(gè)固定的角度，控制換相順序，即通電控制脈沖必須嚴格按照一定順序分別控制各相的通斷。通過(guò)控制脈沖個(gè)數即可以控制角位移量，從而達到準確定位的目的?？刂撇竭M(jìn)電機的轉向，即給定工作方式正序換相通電，步進(jìn)電機正轉，若按反序通電換相，則電機就反轉?？刂撇竭M(jìn)電機的速度，即給步進(jìn)電機發(fā)一個(gè)控制脈沖，它就轉一步，再發(fā)一個(gè)脈沖，它會(huì )再轉一步，兩個(gè)脈沖的間隔越短，步進(jìn)電機就轉得越快。同時(shí)通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機轉動(dòng)的速度和加速度，從而達到調速的目的。

　　設計方案

　　本設計采用51單片機AT89C51(＄3.7500)（晶振頻率為12MHZ）對四相六線(xiàn)制步進(jìn)電機（內阻33歐，步進(jìn)1.8度，額定電壓12V）進(jìn)行控制。通過(guò)I/O口輸出的具有時(shí)序的方波作為步進(jìn)電機的控制信號，信號經(jīng)過(guò)芯片ULN2003(＄0.1200)驅動(dòng)步進(jìn)電機。ULN2003 是高耐壓、大電流達林頓陳列，由七個(gè)硅NPN 達林頓管組成。ULN2003 的每一對達林頓都串聯(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準邏輯緩沖器來(lái)處理的數據。ULN2003工作電壓高，工作電流大，灌電流可達500mA，并且能夠在關(guān)態(tài)時(shí)承受 50V 的電壓，輸出還可以在高負載電流并行運行。通過(guò)ULN2003構成步進(jìn)電機的驅動(dòng)電路，電路圖如圖1所示。51的25-28口接ULN2003的1-4輸入端。另外，用鍵盤(pán)來(lái)對電機的狀態(tài)進(jìn)行控制，并用數碼管顯示電機的轉速，采用74LS164作為2位單個(gè)數碼管的顯示驅動(dòng)。74LS164帶鎖存，使用串行接法可以節約I/O口資源。其電路圖如圖2所示。通過(guò)51的TXD和RXD口對CLK和DATA發(fā)送數據。

　　圖1 51單片機控制步進(jìn)電機線(xiàn)路圖

　　圖2 顯示電路圖

　　預期目標

　　將圖1圖2連接起來(lái)，使之實(shí)現：按下啟動(dòng)鍵，電機旋轉，按下加1鍵，速度增加，按下減1鍵，速度降低，最高速度為100轉/分，最低速度為25轉/分，按下停止鍵，電機停轉。速度值在數碼管上顯示出來(lái)。綜合以上選取的方案，總的流程如圖3所示。

　　圖3 系統電路流程圖

　　設計的步進(jìn)電機基本能實(shí)現預期目標，經(jīng)過(guò)調試和修改，但還是存在問(wèn)題，比如按開(kāi)關(guān)的時(shí)候會(huì )出現不穩定情況，轉速有時(shí)比較亂，顯示有時(shí)也有些不理想，后面的工作就是在軟件和硬件等方面進(jìn)行修改，以完全達到預期目標。