第三章驅(qū)動電路設(shè)計(jì)

1、第三章驅(qū)動電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)驅(qū)動電路是為了驅(qū)動35by48l02型號的永磁步進(jìn)電動 機(jī)，然后步進(jìn)電動機(jī)帶動機(jī)械模型，完成一定的動作。下面介紹 步進(jìn)電動機(jī)基木原理：步進(jìn)電動機(jī)是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移的控制電 機(jī)。每輸入一個(gè)脈沖，步進(jìn)電動機(jī)就相應(yīng)走一步，是一種步進(jìn)運(yùn) 動形式。它有很多特點(diǎn)，如：步進(jìn)電動機(jī)的角位移與輸入脈沖數(shù) 成正比，因此，當(dāng)它轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)后，沒有累計(jì)誤差，具有良好的跟隨 性；由它與驅(qū)動電路組成的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，既簡單，廉價(jià)，乂可 靠；并且步進(jìn)電動機(jī)的動態(tài)響應(yīng)快，易于起停，正反轉(zhuǎn)，及變速 等。1步進(jìn)電動機(jī)的工作原理步進(jìn)電動機(jī)根據(jù)工作原理分為反應(yīng)式，永磁式，永磁感應(yīng)式三 類。下面以反應(yīng)式步

2、進(jìn)電動機(jī)為例進(jìn)行介紹：如果給處于錯齒狀態(tài)的相通電，則轉(zhuǎn)子在電磁力的作用下，將 向磁導(dǎo)率最大（或磁阻最?。┑奈恢棉D(zhuǎn)動。步進(jìn)電動機(jī)就是基于 這一原理轉(zhuǎn)動的。設(shè)反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)有三相，即a, b, c。它 的工作方式有以下三種：三相單三拍，即abc一a ,其中“單”指的是每次對一相通 電；“三拍”指的是磁場旋轉(zhuǎn)一周需要換相3次，這時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一 個(gè)齒距角。在用單三拍方式工作時(shí)，各相通電的波形如圖b所示。c相波形圖b三相雙三拍，即abbccaab,雙三拍工作方式時(shí), 各相通電的波形如圖c所示。a叫波形波形_一:相波形 圖c三相六拍，g|3 aabbbcc一ca a。六拍工作方 式時(shí)，各相通電波形的如圖d

3、所示。e相波形_其屮雙三拍循環(huán)通電，這種通電方式有一相在過渡屮不斷電, 因而運(yùn)行較平穩(wěn)，六拍通電方式步矩角減小一倍，并且啟動轉(zhuǎn)矩 増大2步進(jìn)電動機(jī)特性及主要技術(shù)參數(shù)1步距角和轉(zhuǎn)速步進(jìn)電動機(jī)的步距角q的人小由轉(zhuǎn)子齒數(shù)z、控制繞組的相數(shù)m和通電方式c決定。即q=360/ (mzc)步距角確定以后，通一定頻率f的脈沖，將產(chǎn)生一定的轉(zhuǎn)速n (r/min)。即n=60f/ (mzc)2振蕩和失步振蕩和失步是一種普遍存在的現(xiàn)象。振蕩主要發(fā)生于：步進(jìn) 電動機(jī)工作在低頻區(qū)，共振區(qū)和突然停車時(shí)。失步的原因有：1 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速慢于旋轉(zhuǎn)磁場的速度，或者說慢于換相速度；2轉(zhuǎn)子 的平均速度大于旋轉(zhuǎn)磁場的速度。3距角特性和

4、距頻特性把轉(zhuǎn)子處于平衡點(diǎn)的位置稱為零位。在勵磁狀態(tài)不變的情況 下，如果讓轉(zhuǎn)子離開零位，轉(zhuǎn)子偏離零位線的夾角稱為失調(diào)角。 電磁轉(zhuǎn)距與失調(diào)角之間的關(guān)系就稱為步進(jìn)電動機(jī)的距角特性。如 圖步進(jìn)電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)距與控制脈沖之間的關(guān)系稱為距頻特性。如 圖(2),由圖可知，距頻特性曲線是一條下降曲線。他以最大負(fù) 載轉(zhuǎn)距作為起點(diǎn)，隨著控制脈沖頻率f逐步增加，其轉(zhuǎn)速逐步升 高，而它的帶負(fù)載能力卻逐步下降。在控制步進(jìn)電動機(jī)時(shí)，根據(jù)其特性，我選擇了雙拍工作方式。3驅(qū)動方式選擇步進(jìn)電動機(jī)的驅(qū)動方式很多，如單極性驅(qū)動，雙極性驅(qū)動， 高低壓驅(qū)動，斬波驅(qū)動，細(xì)分驅(qū)動，集成電路驅(qū)動等。由于集成 電路驅(qū)動和保護(hù)于一體，作為小功率步進(jìn)電動機(jī)的專用驅(qū)動芯片, 已經(jīng)廣泛應(yīng)用許多領(lǐng)域，使用起來非常方便。我們就選擇集成電 路驅(qū)動。驅(qū)動芯片用uln2068, uln2003。uln2068是一個(gè)集成的四路輸入、輸出大功率達(dá)林頓管，最大 電流可達(dá)1.5a，工作電壓30伏以下，還包含有給電感性負(fù)載續(xù) 流的二極管，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖和管腳圖如下圖（3）。uln2003是一種達(dá)林頓管陣列驅(qū)動芯片，其內(nèi)部有七路達(dá)林頓 管，最大工作電壓50v，當(dāng)工作電壓達(dá)到最大時(shí)工作電流可達(dá)到 500ma。內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖如下圖（4）。5驅(qū)動原理圖驅(qū)動原理圖如附圖no.2,控制信號由主板并行口 8155輸出， 用了四片uln2068控制四