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    188宝金博页面版: 基于变频控制的步进电机驱动器设计

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    内容提示： 第5期( 总第156期)2009年10月机械工程与自动化EN G I N EERI N G ＆ AU TO M ATI O NM ECH AN I CALN o．50ct．文章编号；1672—6413( 2009) 05—0158—03基于变频控制的步进电机驱动器设计王建军，石剑锋( 南通职业大学机械工程系，江苏南通226007)摘要：针对步进电机在启动和停止过程中容易失步等问题，采用变频调速结合单片机控制技术，有效地解决了上述问题，提高了系统的控制精度。重点介绍了变频调速的原理、硬件原理图及软件设计流程。实验表明效果良好。关键词：变频调速；单片机；步进电机中图分类号：TM 344．6文献标识码：B0引言随着现代化程度的不断提高，传统的机床正被逐...

    文档格式：PDF | 页数：3 | 浏览次数：33 | 上传日期：2010-08-11 06:44:00 | 文档星级：
    第5期( 总第156期)2009年10月机械工程与自动化EN G I N EERI N G ＆ AU TO M ATI O NM ECH AN I CALN o．50ct．文章编号；1672—6413( 2009) 05—0158—03基于变频控制的步进电机驱动器设计王建军，石剑锋( 南通职业大学机械工程系，江苏南通226007)摘要：针对步进电机在启动和停止过程中容易失步等问题，采用变频调速结合单片机控制技术，有效地解决了上述问题，提高了系统的控制精度。重点介绍了变频调速的原理、硬件原理图及软件设计流程。实验表明效果良好。关键词：变频调速；单片机；步进电机中图分类号：TM 344．6文献标识码：B0引言随着现代化程度的不断提高，传统的机床正被逐步进行简易数控化改造，而作为基本动力来源之一的步进电机的控制关系到整个数控系统的控制精度，同时也关乎改造后机床的加工精度。步进电机虽然有启动速度快、控制精度高、转速控制方便等优点，但实际运动过程肯定要经历加速启动、恒速运行和减速停止过程。如果在加速启动阶段一次将速度升到给定速度，由于其启动频率超过极限频率，步进电机要发生失步现象；同样在减速停止阶段要突然停下来，由于机械惯性的作用，步进电机不能立即停止，影响类执行机构的执行效率。所以，对于步进电机的启动与停止阶段的控制非常重要。本文以一般单片机为控制系统的处理器，结合L297／298步进电机驱动芯片，在软件算法上将步进工作分成3段，在启动阶段和停止阶段采用变频控制，从而达到对步进电机精确控制的目的。1变频调速原理变频控制原理如图1所示，对步进电机的工作过程按照3个阶段( 即加速启动、恒速运行和减速停止) 采用不同的控制策略。在加速启动阶段通过逐步提高驱动脉冲的频率，使步进电机以一个恒定的加速度日加速运动到所需要的速度；在恒速运行阶段保持最高驱动脉冲频率不变；在减速停止阶段，驱动脉冲由最高频率逐步降低，直到电机运行到所设定位置。在整个运动过程中，通过控制总脉冲个数Ⅳ来控制步进电机运动。2硬件电路设计本系统主要由脉冲产生与脉冲频率控制及步进电机驱动两大部分电路组成，脉冲产生与脉冲频率控制主要采用单片机为核心的控制器，步进电机驱动主要采用L297／298步进电机驱动芯片。f4“ 。褂f 3骚蹙f 2垂^南』J 0』』1 112“3』H 儿5』J e脉冲数Ⅳf打』』8』D图1变频控制示意图2．1脉冲产生与脉冲频率控制电路设计本系统主要通过控制脉冲的频率和脉冲的个数来实现对步进电机的控制，故该电路是本系统的核心。其脉冲的产生方法有多种，本系统采用8253产生脉冲，如图2所示，因此单片机只需将计算得到的每阶段所需的频率值写到8253的控制寄存器中即可，大大节约了系统资源，提高了步进电机的控制精度。8253产生脉冲的频率、脉宽等参数主要由控制寄存器中Ⅳ。、Ⅳ。来决定，其关系为：N 。=几LK／f。? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ( 1)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ( 2)N 1=N o—D N 。。其中：N 。、Ⅳ，分别为8253内计数器／定时器高8位和低8位的初始值；厂cL。为8253芯片系统时钟脉冲频率，H z；f为输出脉冲频率，H z；D为输出脉冲占空收稿日期：2009—04—30；修回日期：2009—05—21作者简介：王建军( 1964一) ，男，江苏南通人．高级讲师。本科．主要研究方向：机电控制。万方数据

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