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步进电机的控制电路

2011-10-31 08:35 [自动控制] 来源于:电路图之家
导读:本电路图所用到的元器件: SSAA1027 四相步进电机可用几种专用的集成电路驱动器,SAAl027是其中常用的一种,它的特点是工作电压范围宽9.5V~18V;输出驱动电流大,可达500mA。它适合作四相全步步进电机的控制。图4是SAAl027的外形和引脚功能图。图5(下面)

电路图所用到的元器件:

SSAA1027

四相步进电机可用几种专用的集成电路驱动器,SAAl027是其中常用的一种,它的特点是工作电压范围宽9.5V~18V;输出驱动电流大,可达500mA。它适合作四相全步步进电机的控制。图4是SAAl027的外形和引脚功能图。图5(下面↓)是它的内部原理方块图及基本应用。


  实际上,集成电路有三路缓冲输入,每一个缓冲输入都控制一个二位(四状态)的同步可逆计数器。它的输出送到一个编码变换器。然后用四路输出,去控制输出级的四个晶体管。输出级以集电极开路方式工作。电机的绕组线圈串入集电极。为防止反向电动势损坏晶体管,在绕组的两端并联一反向二极管。

  要特别注意的是:集成电路13脚和12脚是流过大电流的引脚。而14脚和5脚流过小电流。在使用时5脚和12脚都要接地。通常正12V直接接到13脚,然后经R1—C1去耦电路接到14脚。正电压也必须经Rx送到4脚。Rx的作用是决定四个晶体管的最大输出驱动电流的容量。Rx的大小可由下式计算;

  Rx=(4E/I)-6

式中E为电源电压,I为所希望的电机最大相电流。当用12V时,Rx值取420Ω、180Ω或78Ω)时,最大输出电流分别为100mA、200mA、或350mA。

  SAA1027集成电路有三个输入控制端:计数、方式和复位。复位端通常是高电平。计数器每次从低电平到高电平的跳变,将使集成电路改变状态。全部的工作状态已由表3列出。

  在任何时候,每隔四步时序重复一次。但是复位端为低电平时,可以复位到起始状态。

  当方式控制输入端为低电平时,在一个方向上(通常为顺时针转动)顺序重复。反之,方式控制端为高电平时,则在另一个方向上(反时针转动)顺序重复。

  图6是SAAl027的驱动和试验电路。

  这个电路用于混和型四相步进电机,额定电流可达300mA。电机可用SW3进行手工的单步试验,或者用SW2经555/7555无稳振荡器进行自动步进的试验。SW4可控制电机的方向。SW5用于复位控制试验。

  用SW1和RV1电位器,可使无稳电路的工作速度能在很宽的范围内变化。置位1档时为低速控制,频率范围从5Hz—68Hz。SW2在2当和3档时,振荡频率分别为第1档的10倍和100倍。总的速度控制范围从6—8500转/分。

  图6是一种基本电路。根据不同的使用场合,还有几种变化。

  图7是一种步进电机与微处理器的接口电路。

  计算机或微处理器的输出端口,通常终端驱动电压低于1V时,作为逻辑0状态;而高于3.5V时,作为逻辑1状态。这种逻辑称为正逻辑。不过图7中电路与上述相反。因此,步进电机输入端从高电平向低电平转换时,工作状态改变。复位端用高电平复位。方式输入端为低电平时,电机正转;而高电平时,电机反转。

  图6电路设计最大输出电流为300mA。

  如果希望把电流扩展5A,则采用图8中的两个电路。步进电机的每相都需要外加驱动电路,一个四相步进电机,需要增加四个这样的附加电路。图8(a))的电路用于驱动电路,一个四相步进电机,需要增加四个这样的附加电路。图8(a)的电路用于驱动四个完全独立的绕组。图8(b)的电路用于绕组具有公共点步进电机。D1和D2的作用是防止电机的反电动势损坏输出级晶体管。