步进电机控制器 _生活百科

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步进电机控制器步进电机控制器是一种能够发出均匀脉冲信号的电子产品，它发出的信号进入步进电机驱动器后，会由驱动器转换成步进电机所需要的强电流信号，带动步进电机运转。步进电机控制器能够準确的控制步进电机转过每一个角度。
【步进电机控制器】驱动器所接收的是脉冲信号，每收到一个脉冲，驱动器会给电机一个脉冲使电机转过一个固定的角度，就因为这个特点，步进电机才会被广泛的套用到现在的各个行业里
基本介绍中文名：步进电机控制器
外文名：Stepper Motor Controllers
基本介绍1、步进电机驱动电路在H桥电路的基础上设计步进电机驱动电路。採用分立元件MOS管搭建双H桥驱动电路是成熟的电机控制方案，电路不複杂，性能可靠，根据MOS管的不同工作电流的上限甚至可以高达数十安培，是理想的步进电机驱动器方案。MOS管H桥驱动电路有NMOS构型和PMOS+NMOS构型，全NMOS管H桥导通电阻更小，但上桥臂的NMOS管的导通电压高于电源电压，需要额外的升压电路，这样增加了电路的複杂程度和成本，我们採用PMOS+NMOS构型方式搭建双H桥步进电机驱动电路，电路更简洁，成本更低；且在这样的小电流工作场合，PMOS所增加的导通损耗可以忽略不计。驱动电路与MCU之间进行光电隔离，选用广泛使用的低成本光耦PC817 。加入双输入四通道与门（74HC08D），为驱动电路添加使能的功能，即只有在使能的前提下，四路控制信号才是有效的，使步进电机运行更安全稳定MOS管选用IRF5305和IRF1205，其参数为55V、110A，TO252贴片封装。步进电机驱动电路原理图如图所示。

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2、电机参数测量电路为了实时监测步进电机的运行状态是否正常，为驱动器设计了电机参数测量功能、通过实时监测电机的工作电压、工作相电流和机壳温度来实时获取电机的运行参数，保证电机运行安全稳定。电机电流採样电阻选用康铜电阻，一端连线H桥下方，另一端接GND，其工作温度範围宽，温度係数仅为-40~40*10-6/℃，是高精度电流採样电阻的理想选择。电压电流信号调理电路採用LM324运放搭建，电压跟随后送入MCU，由MCU内置10Bit A/D转换器进行A/D採样。机壳温度监测选用数字温晶片DS18B20，将其贴至电机外壳表面，实时监测温度参数并送入MCU 。电机参数检测电路原理图如图所示。在进行电路设计时，使用0欧姆电阻将模拟地（AGND）和数字地（GND）单点连线，以降低相互干扰，提高电路性能。

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3、电源及MCU控制电路系统中，驱动电路用输入电压供电，MCU和蓝牙模组需要额外的3.3V电压供电，传统的线性稳压器效率低、尺寸大且发热严重，因此使用DC—DC开关电源方式提供3.3V电压。开关稳压晶片选用MPS公司MP2359方案，其效率可高至92%、工作频率高达1.4MHZ，极高的工作频率决定其只需要小容量的输入电容、输出电容和功率电感即可正常工作。蓝牙选用HC- 05模组，串口自动传送。主控晶片为PIC24FJ64GA004，电源及主控晶片外围电路如图。

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套用设定1、设定步进驱动器的细分数，通常细分数越高，控制解析度越高。但细分数太高则影响到最大进给速度。一般来说，对于模具机用户可考虑脉冲当量为0.001mm/P（此时最大进给速度为9600mm/min）或者0.0005mm/P（此时最大进给速度为4800mm/min）；对于精度要求不高的用户，脉冲当量可设定的大一些，如0.002mm/P（此时最大进给速度为19200mm/min）或0.005mm/P（此时最大进给速度为48000mm/min）。对于两相步进电机，脉冲当量计算方法如下：脉冲当量=丝槓螺距÷细分数÷200 。2、起跳速度：该参数对应步进电机的起跳频率。所谓起跳频率是步进电机不经过加速，能够直接启动工作的最高频率。合理地选取该参数能够提高加工效率，并且能避开步进电机运动特性不好的低速段；但是如果该参数选取大了，就会造成闷车，所以一定要留有余量。在电机的出厂参数中，一般包含起跳频率参数。但是在工具机装配好后，该值可能发生变化，一般要下降，特别是在做带负载运动时。所以，该设定参数最好是在参考电机出厂参数后，再实际测量决定。3、单轴加速度：用以描述单个进给轴的加减速能力，单位是毫米/秒平方。这个指标由工具机的物理特性决定，如运动部分的质量、进给电机的扭矩、阻力、切削负载等。这个值越大，在运动过程中花在加减速过程中的时间越小，效率越高。通常，对于步进电机，该值在100 ~ 500之间，对于伺服电机系统，可以设定在400 ~ 1200之间。在设定过程中，开始设定小一点，运行一段时间，重複做各种典型运动，注意观察，如果没有异常情况，然后逐步增加。如果发现异常情况，则降低该值，并留50%~100%的保险余量。4、弯道加速度：用以描述多个进给轴联动时的加减速能力，单位是毫米/秒平方。它决定了工具机在做圆弧运动时的最高速度。这个值越大，工具机在做圆弧运动时的最大允许速度越大。通常，对于步进电机系统组成的工具机，该值在400~1000之间，对于伺服电机系统，可以设定在1000 ~ 5000之间。如果是重型工具机，该值要小一些。在设定过程中，开始设定小一点，运行一段时间，重複做各种典型联动运动，注意观察，如果没有异常情况，然后逐步增加。如果发现异常情况，则降低该值，并留50%~100%的保险余量。通常考虑到步进电机的驱动能力、机械装配的摩擦、机械部件的承受能力，可以在厂商参数中修改各个轴的最大速度，对工具机用户实际使用时的三个轴最大速度予以限制，。5、根据三个轴零点感测器的安装位置，设定厂商参数中的回机械原点参数。当设定正确后，可运行“操作”选单中的“回机械原点” 。先单轴回，如果运动方向正确则继续回，否则需停止，重新设定设定厂商参数中的回机械原点方向，直至所有轴都可回机械原点。6、设定自动加油参数（设定得小一些，如5秒加一次油），观察自动加油是否正确，如果正确，则将自动加油参数设定到实际需要的参数。7．校验电子齿轮和脉冲当量的设定值是否匹配。可以在工具机的任意一根轴上做个标记，在软体中把该点坐标设为工作零点，用直接输入指令、点动或手轮等工作方式使该轴走固定距离，用游标卡尺测量实际距离与软体中坐标显示距离是否相附。8、测定有无丢脉冲。您可以用直观的方法：用一把尖刀在工件毛坯上点一个点，把该点设为工作原点，抬高Z轴，然后把Z轴坐标设为0；反覆使工具机运动，比如空刀跑一个典型的加工程式（最好包含三轴联动），可在加工中暂停或停止，然后回工件原点，缓慢下降Z轴，看刀尖与毛坯上的点是否吻合。如有偏差，请检查步进驱动器接收脉冲信号的类型，检查端子板与驱动器间接线是否有误。如果还出现闷车或丢步，按10、11、12步调整加速度等参数。