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怎么看驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)電路控制器的控制原理圖?

發(fā)布時間:2023-05-11 18:05:18人氣:

 步進(jìn)電機(jī)有多種版本和尺寸,具有多種工作電壓。這種通用控制器的優(yōu)點(diǎn)是可以在大約5 V到18 V的寬工作電壓范圍內(nèi)使用。它可以以等于電源電壓一半的峰值電壓驅(qū)動電機(jī),因此可以輕松地處理專為2.5 V和9 V之間的電壓設(shè)計的步進(jìn)電機(jī)。


 該電路還可以提供高達(dá)3.5 A的電機(jī)電流,這意味著它可以用來驅(qū)動相對較大的電機(jī)。該電路還具有短路保護(hù)功能,并具有內(nèi)置的過溫保護(hù)功能。驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)需要兩個信號。從邏輯上講,它們構(gòu)成了格雷碼,也就是說它們是兩個頻率相同但相位差恒定為90度的方波信號。


 IC1產(chǎn)生一個方波信號,其頻率可以使用電位計P1進(jìn)行設(shè)置。該頻率決定了步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。格雷碼由4017形式的十進(jìn)制計數(shù)器生成。計數(shù)器的輸出Q0-Q9響應(yīng)時鐘信號的上升沿連續(xù)變高。格雷碼可以通過使用兩個OR門從輸出生成,這里使用兩個二極管和一個電阻器形成每個門,以產(chǎn)生I和Q信號。


 這里的I代表同相,Q代表正交,這意味著它與I信號有90度的相位偏移。通常的做法是使用一對用于每個繞組的推挽電路來驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的繞組,這被稱為H橋。這使得可以反轉(zhuǎn)通過每個繞組的電流方向,這對于雙極電機(jī)(其繞組沒有中心抽頭)的正常運(yùn)行是必要的。


 當(dāng)然,它也可以用來正確驅(qū)動單極電機(jī)(帶有中心抽頭繞組)。在這里,我們決定使用音頻放大器IC(TDA2030型),而不是使用這種推挽電路,盡管這聽起來有點(diǎn)奇怪。從功能上講,TDA2030實(shí)際上是一種功率運(yùn)算放大器。它在輸入端有一個差分放大器,在輸出端有一個推挽驅(qū)動級。

步進(jìn)電機(jī)電路控制圖

 IC3、IC4和IC5都是這種類型(價格經(jīng)濟(jì))。這里IC3和IC4作為比較器接線。它們的非反相輸入由前面提到的I和Q信號驅(qū)動,反相輸入設(shè)置為等于電源電壓一半的電位。該潛力由第三個TDA2030提供。因此,IC3和IC4的輸出跟蹤它們的非反相輸入,并且它們中的每一個都驅(qū)動一個電機(jī)繞組。


 繞組的另一端依次連接到由IC5提供的一半電源電壓。由于每個繞組的一端連接到在0 V和接近電源電壓的電位之間交替的方波信號,而另一端處于電源電壓的一半,因此始終施加等于電源電壓一半的電壓到每個繞組,但它的極性會根據(jù)I和Q信號的狀態(tài)交替變化。


 這正是我們想要驅(qū)動雙極步進(jìn)電機(jī)的原因。使用電位計P1可以改變轉(zhuǎn)速,但每種電機(jī)的實(shí)際速度不同,因?yàn)樗Q于每轉(zhuǎn)的步數(shù)。原型中使用的電機(jī)每步前進(jìn)約9,其速度可在每轉(zhuǎn)約2至10秒的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。


 原則上可以通過調(diào)節(jié)C1的值來獲得任何所需的速度,只要電機(jī)可以處理即可。通過減小電阻R5的阻值可以增加P1的調(diào)節(jié)范圍。調(diào)整范圍為1:(1000+R5)/R5,其中R5以k為單位。如果通過從電路中移除電源電壓來關(guān)閉步進(jìn)電機(jī),則電機(jī)可能會繼續(xù)轉(zhuǎn)動一定量,因?yàn)樗陨淼膽T性或電機(jī)上的機(jī)械負(fù)載(飛輪效應(yīng))。


 當(dāng)電路首次通電時,電機(jī)的位置也可能與I和Q信號的狀態(tài)不一致。因此,電機(jī)在啟動時有時會混亂,結(jié)果是在開始沿驅(qū)動信號定義的方向移動之前,它會朝錯誤的方向邁出一步。這些影響可以通過添加可選開關(guān)S1和1-k電阻器來避免,然后可用于啟動和停止電機(jī)。當(dāng)S1閉合時,時鐘信號停止,但I(xiàn)C2在那一刻保持其輸出電平,因此通過電機(jī)繞組的連續(xù)電流將轉(zhuǎn)子磁性鎖定到位。


 TDA2030具有內(nèi)部過溫保護(hù),因此如果IC過熱,輸出電流會自動降低。因此,在使用功率相對較大的電機(jī)時,建議將IC3、IC4和IC5安裝到散熱器(可能是共用散熱器)上。TO220外殼的接線片與負(fù)電源電壓引腳電連接,因此IC可以連接到共享散熱器,而無需使用絕緣墊圈。

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