步進(jìn)電機(jī)是一種將離散的電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的角位移或線位移的電磁機(jī)械裝置，隨著工業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，在自動(dòng)化控制、高精密定位、精密加工等高新技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，對(duì)步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)分辨率、電機(jī)運(yùn)行品質(zhì)等方面的要求也越來(lái)越高，相應(yīng)地對(duì)其驅(qū)動(dòng)裝置的要求也在不斷地提高。

一般來(lái)說(shuō)，目前常見(jiàn)的步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路有以下幾種：（1）單電壓串電阻驅(qū)動(dòng)電路；（2）雙電壓驅(qū)動(dòng)電路；（3）調(diào)頻調(diào)壓驅(qū)動(dòng)電路；（4）斬波恒流驅(qū)動(dòng)電路；（5）高低壓驅(qū)動(dòng)電路；（6）細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路。

其中細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路是通過(guò)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的勵(lì)磁繞組中電流的控制，來(lái)調(diào)整步進(jìn)電機(jī)步距角的大小，即把原來(lái)的一個(gè)整步步距角細(xì)分成若干步來(lái)完成，從而實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的高精度定位，大大提高步進(jìn)電機(jī)的分辨率。

1方案概述本設(shè)計(jì)采用的細(xì)分方法是通過(guò)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的勵(lì)磁繞組中電流的控制，來(lái)將步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角進(jìn)行細(xì)分。以三相步進(jìn)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為例，將三相步進(jìn)式電動(dòng)機(jī)的控制位置數(shù)由三拍通電邏輯順序變?yōu)榱耐娺壿嬳樞?，從而可將步進(jìn)角降為原來(lái)的一半。通過(guò)等角度有規(guī)律的插入電流合成向量，控制電流合成矢量ih使ih不是一次變動(dòng)60電角度，而是一次變化一個(gè)較小的角度3這樣就將步距角由原來(lái)的60°變?yōu)楹髞?lái)較小的微步距角a通電時(shí)，僅讓某一相繞組的電流在變化，另一組不變。這樣使各相的控制脈沖已變成了階梯波，細(xì)分步數(shù)越多，階梯越復(fù)雜。這種細(xì)分驅(qū)動(dòng)方法只需要改變某一相的電流值，因此比較容易實(shí)現(xiàn)。111基于以上細(xì)分方法，本文采用p87lpc764單片機(jī)與8位da轉(zhuǎn)換器（dac0832）構(gòu)成開環(huán)自動(dòng)定位系統(tǒng)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)方案，結(jié)合單片機(jī)實(shí)現(xiàn)軟硬結(jié)合的控制則可實(shí)現(xiàn)同一臺(tái)步進(jìn)電機(jī)多級(jí)細(xì)分驅(qū)動(dòng)，使整個(gè)系統(tǒng)變得比較簡(jiǎn)單而靈活，可靠性高，通用性好，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

硬件電路設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)部分：電源電路，da轉(zhuǎn)換電路，功率放大電路，線性光電隔離電路及保護(hù)電路等。

2電路設(shè)計(jì)21電源電路本文電源部分需要提供三組直流穩(wěn)壓電源：?jiǎn)纹瑱C(jī)電源+5v，d/a電源+5v及運(yùn)放電源+15v.這里采用經(jīng)典的整流濾波電路就可以得到各個(gè)所需收穡日期：2005 -），女，江蘇姜堰人，南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院高級(jí)工程師，工學(xué)碩士；吳春燕（1970 -），女，湖北武漢人，新疆工業(yè)高等?？茖W(xué)校講師，工學(xué)碩士。

22d/a轉(zhuǎn)換電路要的直流信號(hào)，如所示使用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分，有多種實(shí)現(xiàn)的渠道，但由于要實(shí)現(xiàn)電流的階梯上升或下降，而不是僅有高、低兩種電平，首先想到的就是利用da轉(zhuǎn)換器結(jié)合軟件的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)此目的。da轉(zhuǎn)換器的作用是將二進(jìn)制代碼表示的階梯波數(shù)值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電流值輸出，經(jīng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)放大，控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。1本文所用的單片機(jī)p87lpc764的p0口有8個(gè)，用作輸出數(shù)據(jù)口，最大細(xì)分?jǐn)?shù)可達(dá)到255步進(jìn)電機(jī)是三相的，所以至少要有三路da這里選用8位d/a轉(zhuǎn)換器dac0832與單片機(jī)配合使用，實(shí)現(xiàn)方法比較簡(jiǎn)單又可滿足設(shè)計(jì)要求。其接口電路如所示。

p87lpc764與dac0832白勺接口電路本系統(tǒng)中開關(guān)管的工作頻率比較高，因而對(duì)二極管的要求也比較高，來(lái)快速開通和關(guān)斷。

24線性光電隔離電路為了提高步進(jìn)電機(jī)的工作可靠性，消除電機(jī)電感性繞組的串?dāng)_，避免引起測(cè)試與控制的錯(cuò)誤，在設(shè)計(jì)中必須加強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性設(shè)計(jì)。在硬件上，這里采用的是光電耦合器來(lái)實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)和后向通道的完全實(shí)現(xiàn)電氣隔離，如所示。

一方面也可起到消除對(duì)外電磁干擾的作用。

25保護(hù)電路一般在系統(tǒng)中都要設(shè)計(jì)一定的保護(hù)電路，其作用是保護(hù)系統(tǒng)的安全，在發(fā)生異常時(shí)可發(fā)出報(bào)警信號(hào)。這里主要討論過(guò)流保護(hù)和過(guò)熱保護(hù)。

251過(guò)流保護(hù)這種保護(hù)電路是在相繞組電流或整個(gè)驅(qū)動(dòng)級(jí)電流發(fā)生異常增大時(shí)發(fā)出保護(hù)警報(bào)信號(hào)。

abc三相均采用結(jié)構(gòu)相同的電流檢測(cè)電路，而比較器的輸出同接到一個(gè)r-s觸發(fā)器的輸入端，只要有任一相繞組過(guò)流，該觸發(fā)器輸入就變?yōu)榈碗娖?，并使r-s觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，輸出低電平，從而關(guān)斷功率管，達(dá)到過(guò)流保護(hù)的目的。

252過(guò)熱保護(hù)元器件過(guò)熱將會(huì)使其不能正常工作，從而影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，因此在設(shè)計(jì)時(shí)采用一種簡(jiǎn)單易行的方法，即將溫度保險(xiǎn)絲串聯(lián)于回路中，若溫度過(guò)高則保險(xiǎn)絲熔斷，從而可達(dá)到過(guò)熱保護(hù)的目的。

當(dāng)然，對(duì)保護(hù)電路還可再進(jìn)一步的優(yōu)化，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)，發(fā)現(xiàn)輸入異常提供保護(hù)動(dòng)作等等。

3電路。

三相六拍五細(xì)分的階梯電流波波形三相六拍十細(xì)分的階梯電流波波形4結(jié)束語(yǔ)本文探討了步進(jìn)電機(jī)細(xì)分電路的控制思想，制定了步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)的方案，提出并詳細(xì)介紹了基于p87lpc764單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)數(shù)字化任意多倍細(xì)分控制及功率驅(qū)動(dòng)方法、控制原理和電路實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)，最高細(xì)分達(dá)到256細(xì)分，系統(tǒng)體積更小，控制更靈活，可維護(hù)性更強(qiáng)。