步进电机驱动电源组成

重庆理工大学毕业设计 三相步进电机驱动电源软件设计

摘要

本文主要是对步进电机的原理及其应用进行介绍，对步进电机的驱动方式分类说明，对驱动电源的软件部分做详细的设计。步进电动机在无位置传感器和速度传感器系统中可以实现精确开环控制,同时又具有价格低廉、易于控制、定位准确和计算机接口易于实现等优点,被广泛应用于机械、仪表、工业控制等领域。然而,步进电动机系统的性能和运行品质在很大程度上取决于驱动电源的结构与性能,性能良好的驱动电源可以在最大程度上改善步进电机系统的性能,减少振荡与失步的发生,在高频运行时能够提供足够的转矩。步进电机多数采用绕组电流控制方式,这种方法可以提高供电电压,在高频运行时具有较好的绕组电流波形,而且可保证在一定频率范围内电流恒定,提高步进电动机的高频特性。步进电动机控制脉冲的环形分配多采用软件实现,与传统的逻辑硬件电路的实现方法相比,其控制更灵活方便,而且易于进行升降速控制。本文在研究三相反应式步进电机工作原理和多种控制方法的基础上,通过proteus对恒流控制电路进行了仿真研究,给出了仿真结果。采用AT89C51单片机为主控制芯

课程设计

步进电机驱动电路设计

摘 要

随着数字化技术发展，数字控制技术得到了广泛而深入的应用。步进电机是一种将数字信号直接转换成角位移或线位移的控制驱动元件, 具有快速起动和停止的特点。因为步进电动机组成的控制系统结构简单，价格低廉，性能上能满足工业控制的基本要求，所以广泛地应用于手工业自动控制、数控机床、组合机床、机器人、计算机外围设备、照相机,投影仪、数码摄像机、大型望远镜、卫星天线定位系统、医疗器件以及各种可控机械工具等等。直流电机广泛应用于计算机外围设备( 如硬盘、软盘和光盘存储器) 、家电产品、医疗器械和电动车上, 无刷直流电机的转子都普遍使用永磁材料组成的磁钢, 并且在航空、航天、汽车、精密电子等行业也被广泛应用。在电工设备中的应用，除了直流电磁铁（直流继电器、直流接触器等）外，最重要的就是应用在直流旋转电机中。在发电厂里，同步发电机的励磁机、蓄电池的充电机等，都是直流发电机；锅炉给粉机的原动机是直流电动机。此外，在许多工业部门，例如大型轧钢设备、大型精密机床、矿井卷扬机、市内电车、电缆设备要求严格线速度一致的地方等，通常都采用直流电动机作为原动机来拖动工作机械的。直流发电机通常是作为直流电源，向负载输出电能；直流电动机则是作为原动

实验六 步进电机驱动电路的搭建

1． 实验任务

（1）步进电机的控制

该电路为L297和L298组合的固定斩波频率的PWM恒流斩波驱动电路，适用于两相双极性步进电机。利用单片机控制步进电机，编写程序输出脉冲序列到步进电机专用控制芯片L297的CLOCK端，以此来驱动步进电机转动，通过时钟输入端CLOCK调节脉冲宽度来控制步进电机加速、减速，方向控制端CW/CCW控制步进电机正、反转。步进电机的转速应由慢到快逐步加速，并且脉冲频率的速度不能大于电机的反应速度，否则步进电机将会出现失步现象。

（2）直流电机的控制

采用定时器做为脉宽控制的定时方式，单片机控制口一端置低电平，另一端输出PWM信号，电机转速的调节通过软件编程改变PWM的占空比来实现，电机正反转则通过两口的输出切换实现，输入信号端IN1接高电平，输入端IN2接低电平时电机正转。（反之，如果信号端IN1接低电平，IN2接高电平，电机反转）。如果无须调速可将两引脚接5V，电机将工作在最高速状态。

2． 电机驱动芯片介绍

L297是意大利SGS半导体公司生产的步进电机专用控制器，它能产生4相控制信号，可

用于单片机控制的两相双极和四相单相步进电机，能够用单四拍、双四拍、四相八拍

电机型号：28BYJ48 5VDC

导线颜色：

红（com） 橙(A) 黄(B) 粉(C) 蓝(D)

在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。

步进电机的主要特性：

(1)、转动的速度和脉冲的频率成正比。 (2)、28BYJ48 5V驱动的4相5线式的步进电机，而且是减速步进电机， 减速比为1：64 ，步距角为5.625/64度 。 如果需 要转动1圈 ， 那 么需 要 360/5.625*64=4096个脉冲信号。

(3)、步进电机具有瞬间启动和急速停止的优越特性。 (4)、 改变脉冲的顺序，可以方便的改变转动的方向。

目前打印机，绘图仪，机器人等等设备都以步进电机为动力核心。

采用的是5V步进电机，该步进电机的耗电流为200mA左右,采用ULN2003驱动，驱动端口为P0.0（A）,P0.1(B),P0.2(C),P0.3(C)。 正转次序:AB组-BC组-CD组-DA组(即一个脉冲,正转5.625度)； 反转次序：AB组-AD组—CD组-CB组(即一个脉冲,正转5.625度),如下表：

表 1正转表 端口值 步数 P0.0

毕业设计

题 目： 基于单片机的步进电机控制系统

系 别：

专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导教师：

2007 年 11 月 30 日

诚 信 声 明

本人郑重声明：

本人所呈交的毕业设计（论文）《基于单片机的步进电机控制系统》是在高双喜教师的指导下，根据任务书的要求，独立撰写的。

本设计（论文）中所引用的其他个人或集体已发表的文字和研究成果，或为获得教育机构的学位或证书所使用过的材料，均已明确注明。

凡为本文的撰写所提供的各种形式的帮助，本人在致谢中已经明确表达了谢意。 本人完全意识到本声明的法律结果。

毕业论文（设计）作者签名：

2007年11月30日

设计（论文）任务书

学生姓名 课题名称 指导教师及职称 专业班级 学 号 基于单片机的步进电机控制系统 （以下内容指导教师可根据实际情况进行调整） 一、课题介绍 1、目的 一、了解步

L298N步进电机驱动板/马达模块/智能小车(原装芯片)

驱动板原理图：

产品参数：

1.驱动芯片：L298N双H桥直流电机驱动芯片

2.驱动部分端子供电范围Vs：＋5V～＋35V ； 如需要板内取电，则供电范围Vs：+7V～+35V

3.驱动部分峰值电流Io：2A

4.逻辑部分端子供电范围Vss：＋5V～＋7V（可板内取电＋5V）

5.逻辑部分工作电流范围:0～36mA

6.控制信号输入电压范围：

低电平：－0.3V≤Vin≤1.5V

高电平：2.3V≤Vin≤Vss

7.使能信号输入电压范围：

低电平：－0.3≤Vin≤1.5V（控制信号无效）

高电平：2.3V≤Vin≤Vss（控制信号有效）

8.最大功耗：20W（温度T＝75℃时）

9.存储温度：－25℃～＋130℃

10.驱动板尺寸:55mm*49mm*33mm(带固定铜柱和散热片高度)

11.驱动板重量：33g

12.其他扩展：控制方向指示灯、逻辑部分板内取电接口。

该产品不提供技术支持 购买前请注意

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步进电机 工作原理

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步进电机细分

脉宽调制（PWM）实现步进电机的细分驱动技术

时念科 吴美莲

（山东工贸职业学院 筹备处 山东 邹城 273500）

摘 要： 步进电机作为一种控制电机，其控制精度（分辨率）取决于步距角的大小，单纯地靠机械手段降低其步距角是有限的。常采用细分驱动技术。着重介绍脉宽调制（PWM）实现的步进电机细分驱动技术，该技术不仅可以提高步进电机的分辨率，还可以克服步进电机在低速时易出现的低频振动现象。

关键词： 步进电机；步距角；矩角特性；脉宽调制（PWM）；细分驱动

中图分类号：TP275 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0910039－01

0 前言

步进电机作为控制电机，在机电一体化系统的执行装置中有独特的应用，该电机的控制精度（分辨率）取决于其步距角α的大小，步距角越小，分辨率也越高。由于步距角α=3600/KMZ，（其中K为供电方式，三拍供电：K=1；六拍供电：K=2；M为定子相数；Z为转子齿数）。受机械加工技术的限制，定子的相数和转子的齿数都是有限的，所以步进电机的步距角就不可能无限小，一般为几分到几十度。另外，步进电机在低速运转时易出现低频振动现象，其振动频率与负载情况和驱动器性能有关，共振时易造成设备损坏

本教程介绍步进电机驱动和细分的工作原理,以及stm32103为主控芯片制作的一套自平衡的两轮车系统,附带原理图pcb图和源代码,有兴趣的同学一起来吧.本系统还有一些小问题,不当之处希望得到大家的指正.

一.混合式步进电机的结构和驱动原理

电机原理这部分不想讲的太复杂了，拆开一台电机看看就明白了。 电机的转子是一个永磁体， 它的上面有若干个磁极SN组成，这些磁极固定的摆放成一定角度。电机的定子是几个串联的线圈构成的磁体。 出线一般是四条线标记为A+，A-，B+，B-。A相与B相是不通的，用万用表很容易区分出来，至于各相的+-出线实际是不用考虑的，任意一相正负对调电机将反转。另外一种出线是六条线的只是在A相和B相的中间点做两条引出线别的没什么差别，六出线的电机通过中间出线到A+或A-的电流来模拟正向或负向的电流，可以在没有负相电流控制的电路中实现电机驱动，从而简化驱动电路，但是这种做法任意时刻只有半相有电流，对电机的力矩是有损失的。步进电机的转动也是电磁极与永磁极作用力的结果，只不过电磁极的极性是由驱动电路控制实现的。 我们做这样的一个实验就可以让步进电机转动起来。1找一节电池正负随意接入到A相两端;然后断开;(记为A正向)2

基于单片机的步进电机驱动和转速测量系统

【摘要】 本文介绍了基于89c51单片机的步进电机驱动的控制系统的设计和电机转速测量的系统，分别概述的介绍了单片机和步进电机以及步进电机的转速测量。并采用C语言编程，结果表明该方法具有简单、进度高、稳定性好的优点，介绍了该测速的基本原理、实现的步骤和软硬件设计。

【关键词】 89C51单片机；步进电机；驱动；转速测量

前 言

目前国内外测量电机转速的方法很多，按照不同的理论方法，先后产生过模拟测速法（如离心式转速表，用电机转矩或者电机电枢电动势计算所得）、同步测速法（如机械式或闪光式频闪测速仪）以及计数测速法。技术测速法又可分为机械式定时计数法和电子式计数法。传统的电机转速检测多采用测速发电机或光电数字脉冲编码器，也采用电磁式（利用电磁感应原理或可变磁阻的霍尔元件等）、电容式（对高频振荡进行幅值调制或频率调制）等，还有一些特殊的测速器是利用置于旋转体内的放射性材料来发生脉冲信号。其中应用最广的是光电式测系统具有低惯性、低噪声、高分辨率和高精度