三相步进电机驱动电路

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

《单片机原理及应用》课程设计报告书

课题名称单片机控制步进电机

姓名

学号

专业

指导教师

机电与控制工程学院

2014 年5月30 日

任务书

单片机控制步进电机

步进电机是工业过程控制及仪表中的主要控制元件之一，它可以在机械结构中把丝杠的角度变成直线位移，也可以用它带动螺旋电位器，调节电压和电流，从而实现对执行机构的控制。在数字控制系统中，由于它可以直接接受计算机输出的数字信号，而不需要进行D/A 转换，所以使用起来十分方便。步进电机具有快速的启停能力和精度高的显著特点，在定位场合得到了广泛的应用。

步进电机实际上是一个数字/角度转换器，也是一个串行的数/模转换器。因此，需把并行的二进制转换成串行的脉冲序列，并实现方向控制。每当步进电机脉冲输入线上得到一个脉冲，它便沿着特定的方向走一步。

设计要求：

采用单片机来控制一个三相单三拍的步进电机工作。步进电机的旋转方向由正反转控制信号来控制。步进电机的步数由键盘输入，可输入的步数分别为3，6，9，12，15，18，21，24，27步。并且键盘具有键盘锁的功能，当键盘上锁的时候，步进电机是不接受输入步数的，也不会运转。只有当键盘锁打开并输入步数的时候，步进电机才开始工作。电机运转的时候有正转和反转指示灯指示。当电机在运转

D306三相混合式步进电机驱动器使用说明

！阅读

请详细阅读本说明书后，再进行安装连接！

！！！安全事项

★ 严禁带电对驱动器进行任何拔码设置或进行测量！ ★ 必须在断电三分钟后，接线，安装和拔码设置！

★ 二次开关机之间须有三分钟间隔，以免发生故障报警！ ★ 驱动器的输入电压需满足技术要求！

★ 通电前，确定电源电缆，电机动力电缆，信号电缆连接正确，且连接紧固！

★ 通电前，电缆连接完毕后，用万用表电阻档测量驱动器A、B、C端子与接地端子之间的电阻应为无穷大。用万用表最小电阻档测量驱动器A、B、C端子每两相电阻值应相等，避免电机相间短路，或电机缺相引起驱动器损坏。

一．性能简介

D306型号三相伺服混合式步进电机驱动器，具有以下特点：

1． 采用交流伺服控制原理，在控制方式上增加了全数字式电流环控制，三相正弦电流驱动输出，使三相 混合式电机低速无爬行，无共振区，噪音小。

2． 驱动器功放级的电压达到DC325伏，步进电机高速运转时仍然有高转矩输出。 3． 具备短路、过压、欠压、过热等完善保护功能，可靠性高。

4． 具有细分和半流功能。有多种细分选择，最小步距角可设为0.036°。 5． 适用面广，通过设置不同相电流可配置各种电机。

二．

中北大学信息商务学院计算机控制技术课程设计说明书

摘要

进步电机是几点数字控制系统中常用的控制元件之一。由于其精度高，体积小，控制方便灵活，因此在智能仪表和位置中得到广泛的应用。

步进电机是机电控制中一种常见的执行机构。步进电机最早是在1920年由英国人所开发。1950年后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上，这对于数字化的控制变得更为容易。以后经过不断改良，使得今日步进电机已广泛运用在需要高定位精度、高分解性能、高响应性、信赖性等灵活控制性高的机械系统中。在生产过程中要求自动化、省人力、效率高的机器中，我们很容易发现步进电机的踪迹，尤其以重视速度、位置控制、需要精确操作各项指令动作的灵活控制性场合步进电机用得最多。步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。他易于实现与计算机或其他数字元件接口，适用于数字控制系统。

1

中北大学信息商务学院计算机控制技术课程设计说明书

1 课程设计任务和要求

课程设计任务

设计一个三相步进电机控制系统，设计一个计算机步进

三相电机相序的简单判断方法

一、对电机的6个接线头，用电阻档测量，凡同一绕阻电阻很小，不是同一绕阻电阻为无穷大；
二、再用万用表的电流档串接于同一绕组,然后手盘动电动机（按规定运转方向）,则电流正方向端为头，电流负方向为尾。再分别用上述方法确定其它两相绕阻。
三、A、B、C三相的排列，就按按线柱的标注；如果没有，自己标注就行了。

一、概述

步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。若在其输入端加入一个脉冲信号，该电机就会转过一个步距角。它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电的顺序，电机就会反转。所以可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动。

三相六拍步进电动机是一典型单定子、径向分组、反应式伺服电机。它与普通电机一样，分为定子和转子两部分，在定子的6个磁极上分别绕有绕组，对称的绕组形成一相绕组，三相电机有A、B、C三相绕组。每给一相绕组通电一次称为一拍。三相六拍步进电机工作的正转次序为A—AB—B—BC—C—CA—A，反转次序为A—AC—C—CB—B—BA—A。步进电机每步旋转的角度大小，称为步距角。它是由电动机本身转子的齿数和每一个通电循环内通电节拍决定的，三相六拍模式的步距角为15°。

脉冲信号按规定的方式分配给步进电机各相绕组，使各相绕组轮流接受脉冲信号的控制，通常是由环形分配器来实现的。它是一个中间转换环节，前面与时钟脉

第四章 三相电路

1．在 三 相 交 流 电 路 中，负 载 对 称 的 条 件 是 ( )。

(a) ZA?ZB?ZC

(b) ?A??B??C

(c) ZA?ZB?ZC

2．某 三 角 形 连 接 的 三 相 对 称 负 载 接 于 三 相 对 称 电 源， 线 电 流 与 其 对 应 的 相 电 流 的 相 位 关 系 是 ( )。

(a) 线 电 流 导 前 相 电 流 30 (b) 线 电 流 滞 后 相 电 流 30(c) 两 者 同 相

?

?

33052作 星 形 连 接 有 中 线 的 三 相 不 对 称 负 载，接 于 对 称 的 三 相 四 线 制 电 源 上，则 各 相 负 载 的 电 压 ( )。

(a) 不 对 称

(b) 对 称 (c) 不 一 定 对 称

3．某 三 相 电 路 中 A，B，C 三 相 的 有 功 功 率 分 别 为 PA，PB， PC ，则 该 三 相 电 路 总 有 功 功 率 P 为 ( )。

(a) PA?PB?PC

(b)

222PA?PB?PC (c)

PA?PB?PC

4．对 称 三

实验六 三相电路电压、电流的测量和三相功率的测定

一、实验目的

1．练习三相负载的星形联接和三角形联接；

2．了解三相电路线电压与相电压，线电流与相电流之间的关系； 3．了解三相四线制供电系统中，中线的作用； 4．掌握二功率表法测量三相电路的有功功率。

二、原理说明

1．三相电源相序的测定

A C 3~ R N’ R 图6-1 电阻电容示相电路

三相电源的相序可用无中线星形不对称负载中性点位移，使负载相电压有规律的(与相序有关)不对称分布原理来测定。图6-1为电阻电容示相电路，设三相电源UA、UB、UC对称，且UA=U?0 ，负载阻抗|ZA|=|ZB|=|ZC|,令电容器(YA=

????。j?C)接入A相，两组相同灯泡(YA=YB=

UNN'??1=G)接入电源B和C相，则 R?UAj?C?UBG?UCG

j?C?2G??????UBN'?UB?UNN' UBN'?1.5V UCN'?UC?UNN' UCN'?0.4V

????根据上述分析，若电容器所在相定为A相，则灯泡亮的为B相，灯泡暗的为C相。

2. 电源用三相四线制向负载供电，三相负载可接成星形（又称‘Y’形）或三角形（

大电流多细分步进电机驱动方案

介绍二相步进电机驱动芯片THB6064AH及其应用

摘要: THB6064AH是北京海华博远科技与日本东芝半导体公司合作推出的高性能步进电机驱动芯片，本文主

要介绍它的原理及其应用。其稳定的性能、便宜的价格、简洁的外围线路，为实现高性能、低成本、小型化步进电机驱动方案提供了最佳选择。

引言：步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。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。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。步进电机具有惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点,在机电一体化产品中应用广泛,常用作定位控制和定速控制。然而，随着市场竞争起来越激烈，对产品的成本、高度集成化、功能模块化等方面要求也越来越高。选择专用驱动芯片的步进电机驱动方案越来越受重视。目前市面上常见的双极型微步电机驱动芯片最高细分在16细分以内，输出峰值电流都在3.5A以内，耐压限制在40VDC。像A3977、TA8435、TB6560A、THB601