什么是步進(jìn)電機(jī)以及步進(jìn)電機(jī)的控制電路
步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下,電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù),而不受負(fù)載變化的影響,即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào),電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角。
四相步進(jìn)電機(jī)可用幾種專用的集成電路驅(qū)動(dòng)器,SAAl027是其中常用的一種,它的特點(diǎn)是工作電壓范圍寬9.5V~18V;輸出驅(qū)動(dòng)電流大,可達(dá)500mA。它適合作四相全步步進(jìn)電機(jī)的控制。圖4是SAAl027的外形和引腳功能圖。圖5(下面↓)是它的內(nèi)部原理方塊圖及基本應(yīng)用。
實(shí)際上,集成電路有三路緩沖輸入,每一個(gè)緩沖輸入都控制一個(gè)二位(四狀態(tài))的同步可逆計(jì)數(shù)器。它的輸出送到一個(gè)編碼變換器。然后用四路輸出,去控制輸出級(jí)的四個(gè)晶體管。輸出級(jí)以集電極開路方式工作。電機(jī)的繞組線圈串入集電極。為防止反向電動(dòng)勢(shì)損壞晶體管,在繞組的兩端并聯(lián)一反向二極管。 要特別注意的是:集成電路13腳和12腳是流過大電流的引腳。而14腳和5腳流過小電流。在使用時(shí)5腳和12腳都要接地。通常正12V直接接到13腳,然后經(jīng)R1—C1去耦電路接到14腳。正電壓也必須經(jīng)Rx送到4腳。Rx的作用是決定四個(gè)晶體管的最大輸出驅(qū)動(dòng)電流的容量。Rx的大小可由下式計(jì)算; Rx=(4E/I)-6 式中E為電源電壓,I為所希望的電機(jī)最大相電流。當(dāng)用12V時(shí),Rx值取420Ω、180Ω或78Ω)時(shí),最大輸出電流分別為100mA、200mA、或350mA?! AA1027集成電路有三個(gè)輸入控制端:計(jì)數(shù)、方式和復(fù)位。復(fù)位端通常是高電平。計(jì)數(shù)器每次從低電平到高電平的跳變,將使集成電路改變狀態(tài)。全部的工作狀態(tài)已由表3列出。
在任何時(shí)候,每隔四步時(shí)序重復(fù)一次。但是復(fù)位端為低電平時(shí),可以復(fù)位到起始狀態(tài)?! ‘?dāng)方式控制輸入端為低電平時(shí),在一個(gè)方向上(通常為順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng))順序重復(fù)。反之,方式控制端為高電平時(shí),則在另一個(gè)方向上(反時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng))順序重復(fù)?! D6是SAAl027的驅(qū)動(dòng)和試驗(yàn)電路。
這個(gè)電路用于混和型四相步進(jìn)電機(jī),額定電流可達(dá)300mA。電機(jī)可用SW3進(jìn)行手工的單步試驗(yàn),或者用SW2經(jīng)555/7555無(wú)穩(wěn)振蕩器進(jìn)行自動(dòng)步進(jìn)的試驗(yàn)。SW4可控制電機(jī)的方向。SW5用于復(fù)位控制試驗(yàn)?! ∮肧W1和RV1電位器,可使無(wú)穩(wěn)電路的工作速度能在很寬的范圍內(nèi)變化。置位1檔時(shí)為低速控制,頻率范圍從5Hz—68Hz。SW2在2當(dāng)和3檔時(shí),振蕩頻率分別為第1檔的10倍和100倍。總的速度控制范圍從6—8500轉(zhuǎn)/分。 圖6是一種基本電路。根據(jù)不同的使用場(chǎng)合,還有幾種變化。 圖7是一種步進(jìn)電機(jī)與微處理器的接口電路?! ?/span>
計(jì)算機(jī)或微處理器的輸出端口,通常終端驅(qū)動(dòng)電壓低于1V時(shí),作為邏輯0狀態(tài);而高于3.5V時(shí),作為邏輯1狀態(tài)。這種邏輯稱為正邏輯。不過圖7中電路與上述相反。因此,步進(jìn)電機(jī)輸入端從高電平向低電平轉(zhuǎn)換時(shí),工作狀態(tài)改變。復(fù)位端用高電平復(fù)位。方式輸入端為低電平時(shí),電機(jī)正轉(zhuǎn);而高電平時(shí),電機(jī)反轉(zhuǎn)?! D6電路設(shè)計(jì)最大輸出電流為300mA?! ∪绻M央娏鲾U(kuò)展5A,則采用圖8中的兩個(gè)電路。步進(jìn)電機(jī)的每相都需要外加驅(qū)動(dòng)電路,一個(gè)四相步進(jìn)電機(jī),需要增加四個(gè)這樣的附加電路。圖8(a))的電路用于驅(qū)動(dòng)電路,一個(gè)四相步進(jìn)電機(jī),需要增加四個(gè)這樣的附加電路。圖8(a)的電路用于驅(qū)動(dòng)四個(gè)完全獨(dú)立的繞組。圖8(b)的電路用于繞組具有公共點(diǎn)步進(jìn)電機(jī)。D1和D2的作用是防止電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)損壞輸出級(jí)晶體管。