基于单片机的电流矢量恒幅均匀旋转步进电机细分驱动方法研究.pdf

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1、第24卷第2期2011年3月机电产品开崖与钏新Devel叩ment&InnovationofMachin。ry＆EJer研calPmductsV01．24．NO．2Mar．．2011文章编号：1002—6673(2011)02一158加3基于单片机的电流矢量恒幅均匀旋转步进电机细分驱动方法研究胡海(圣邦微电子(北京)有限公司，北京lo0000)摘要：步进电机作为机电一体化产品的主要执行元件，其精度决定了工业生产的精度，在分析了细分驱动原理后，本文提出了基于电流矢量恒幅均匀旋转的步进电机细分驱动方法。并将其应

2、用于二相混合式步进电机，以单片机为核心设计了控制电路原理图。验证了该方法的可行性，为深入研究提供了参考。关键词：单片机；步进电机；电流矢量；恒幅；细分驱动中图分类号：TP39文献标识码：Adoi：10．3969，i．issn．1002—6673．2011．02．062B躐donSCMCurrentVector、)l，ithCo璐tantAmplitudeUIlifomRotatingSteppingMotorSubdi墙ionDriverMethodRe跎archHUH五’(sGMicr0∞eDin曲Lir

3、llited，Beiing100000，Cllina)Abstmct：TheStepperrrlotoraSthem珈inlplementationofmecha廿011icproductcomponenB，andi乜accuracydeten血n嚣dleprec蜥onof证出ls晡alProduction，幽vingpdncipkinthean由sis“出e“bdivision，出eproposedincre越eb越edonc帆ntvectorro嘶nguIlifo弧lysubdivideddrivest

4、叩permotorMethod，a11d印phedto附。一phasehyb耐steppingmotor，a11licrocon仃0uer越thecoredesi印ofdlecontr01circ证dia铲anl，todeInom仃atedlefeaSibilitj，oft11emetllodpr0啊desare传renceformrdlerresearch．Keywords：111icrocontr0Uer；st印permotor；“vecll玎entvector；comc柚tamplicude；di啊s

5、ion出ive0引言随着微电子和计算机技术的发展。为了满足工业自动化的精度要求，步进电机作为机电一体化的关键产品之一，因其具有快速起停，精度高和能够直接接收数字信号等特点．目前已广泛应用于数控机床、军事工业及自动记录仪表等国民经济领域

6、1l。本文针对42BYGH4630型步进电机，提出了一种步进电机电流矢量恒幅均匀旋转的细分驱动的方法．在51系列单片机的控制下。精确地控制每一相励磁电流的大小和时序，实现电流矢量恒幅均匀旋转，达到步进电机均匀细分的目的。1细分驱动原理步进电机细分驱动技术是近年来发展起来的一种

7、可以显著改善步进电机综合性能的驱动控制技术。它是通收稿日期：2011—01—24作者简介：胡海(1982一)，男，2005年毕业于东北林业大学，电子信息工程系，获得学士学位，测试工程师。主要从事集成电路测试方面的研究工作。158过对步进电机的励磁绕组中电流的控制来控制内部的合成磁场，从而凋整步进电机步距角的大小，把原来的一个整步步距角细分成若干步来完成。实现细分的目的【31。细分控制合成磁场矢量的幅值决定了步进电机旋转力矩的大小．相邻两合成磁场矢量之间夹角的大小决定了步距角的大小。因此，要实现步进电机恒转矩

8、均匀细分控制，必须合理控制电机绕组中的电流，使步进电机内部合成磁场的幅值恒定。且每个进给脉冲所引起的合磁场的角度变化也要均匀。图1所示的是两相步进电机细分驱动的原理。我们将A相通电B相断电时的磁场方向定义为起始位置“0”。那么从A相正向通电、B相断电变为B相正向通电、A相断电，磁场方向旋转了900，此为步进电机整步运行。如果A相、B相同时通电且电流相同，合成矢量为图l中位置2所示．这是步进电机半步运行。我们以A相或B相单图1细分驱动原理图Fig．1Submvideddrivingprindplemag舢·测

9、试与控制·独通电时产生的磁场大小为半径(R)画四分之一圆弧，如图1所示，这样就可算出位置“1”时的两个磁场分量Al-Rsin0】和Bl_Rcos0I，同理可以算出位置2和位置3的分量分别为A2=Rsin02，B2=Rcos82，A3=Rsin03，B3=Rcos03。从分析中我们可以看出步进电机的运行依赖于电机内部定子绕组产生的合磁场，它依赖于两个绕组产生的分磁场的大小和方向。而每个绕组所产生的分磁场的大小和方向