两相步进电机驱动器设计
目录
第1章绪论 (3)
1.1 引言 (3)
1.2 步进电机常见的控制方法与驱动技术简介 (3)
第2章设计方案 (5)
2.1 步进电机的介绍 (5)
2.2 步进电机的特点 (6)
2.3 步进电机的分类 (6)
2.4步进电机运动特性及性能参数 (7)
2.5 设计方案的确定 (8)
2.6 设计思想与设计原理 (9)
第3章单元电路的设计 (9)
3.1方波产生电路设计 (9)
3.2 信号的分配 (13)
3.3功率放大电路设计 (15)
3.4 总体设计 (16)
第4章设计方案的论证 (18)
第5章心得体会 (18)
第6章参考文献 (19)
第1章
1.1 引言
步进电动机一般以开环运行方式工作在伺服运动系统中，它以脉冲信号进行控制，将脉冲电信号变换为相应的角位移或线位移。步进电动机可以实现信号的变换，是自动控制系统和数字控制系统中广泛应用的执行元件。由于其控制系统结构简单，控制容易并且无累积误差，因而在20世纪70 年代盛行一时。80 年代之后，随着高性能永磁材料的发展、计算机技术以及电力电子技术的发展，矢量控制技术等一些先进的控制方法得以实现，使得永磁同步电机性能有了质的飞跃，在高性能的伺服系统中逐渐处
于统治地位。相应的，步进电机的缺点越来越明显，比如，其定位精度有
限、低频运行时振荡、存在失步等，因而只能运用在对速度和精度要求不
高，且对成本敏感的领域。技术进步给步进电动机带来挑战的同时，也带
来了新的发展遇。由于电力电子技术及计算机技术的进步，步进电动机的
细分驱动得以实现。细分驱动技术是70 年代中期发展起来的一种可以显
著改善步进电机综合性能的驱动控制技术。实践证明，步进电机脉冲细分
驱动技术可以减小步进电动机的步距角，提高电机运行的平稳性，增加控
制的灵活性等。由于电机制造技术的发展，德国百格拉公司于1973 年发
明了五相混合式步进电动机，又于1993 年开发了三相混合式步进电动机。
根据混合式步进电动机的结构特点，可以将交流伺服控制方法引入到混合
式步进电机控制系统中，使其可以以任意步距角运行，并且可以显著削弱
步进电机的一些缺点。若引入位置反馈，则混合式步进电机控题正是借鉴
了永磁交流伺服系统的控制方法，研制了基于DSP的三相混合式步进电机驱
动器.
1.2 步进电机常见的控制方法与驱动技术简介
1.2.1常见的步进电机控制方案
1、基于电子电路的控制
步进电机受电脉冲信号控制，电脉冲信号的产生、分配、放大全靠电子元器件的动作来实现。由于脉冲控制信号的驱动能力一般都很弱，因此必须有功率放大驱动电路。步进电机与控制电路、功率放大驱动电路组成一体，构成步进电机驱动系统。此种控制电路设计简单，功能强大，可实现一般步进电机的细分任务。这个系统由三部分组成：脉冲信号产生电路、脉冲信号分配电路、功率放大驱动电路。系统组成如图1.1所示。
脉冲控制器
功
率
放
大
驱
动
电
路
环
形
分
配
器
步
进
电
机
图1.1 基于电子电路控制系统
此种方案即可为开环控制，也可闭环控制。开环时，其平稳性好，成本低，设计简单，但未能实现高精度细分。采用闭环控制，即能实现高精度细分，实现无级调速。闭环控制是不断直接或间接地检测转子的位置和速度，然后通过反馈和适当的处理，自动给出脉冲链，使步进电机每一步响应控制信号的命令，从而只要控制策略正确电机不可能轻易失步[4]。该方案多通过一些大规模集成电路来控制其脉冲输出频率和脉冲输出数，功能相对较单一，如需改变控制方案，必须需重新设计，因此灵活性不高。
2、基于PLC的控制
PLC也叫可编程控制器，是一种工业上用的计算机。PLC作为新一代的工业控制器，由于具有通用性好、实用性强、硬件配套齐全、编程简单易学和可靠性高等优点而广泛应用于各行业的自动控制系统中。步进电机控制系统有PLC、环形分配器和功率驱动电路组成。控制系统采用PLC来产生控制脉冲。通过PLC 编程输出一定数量的方波脉冲，控制步进电机的转角进而控制伺服机构的进给量，同时通过编程控制脉冲频率来控制步进电机的转动速度，进而控制伺服机构的进给速度。环形脉冲分配器将PLC输出的控制脉冲按步进电机的通电顺序分配到相应的绕组。PLC控制的步进电机可以采用软件环形分配器，也可采用硬件环形分配器。采用软件环形分配器占用PLC资源较多，特别是步进电机绕组相数大于4时，对于大型生产线应该予以考虑。采用硬件环形分配器，虽然硬件结构稍微复杂些，但可以节省PLC资源，目前市场有多种专用芯片可以选用。步进电机功率驱动电路将PLC输出的控制脉冲放大，达到比较大的驱动能力，来驱动步进电机。
采用软件来产生控制步进电机的环型脉冲信号，并用PLC中的定时器来产生速度脉冲信号，这样就可以省掉专用的步进电机驱动器，降低硬件成本。但由于PLC的扫描周期一般为但由于PLC的扫描周期一般为几毫秒到几十毫秒，相应的频率只能达到几百赫兹，因此，受到PLC工作方式的限制及其扫描周期的影响，步进电机不能在高频下工作，无法实现高速控制。并且在速度较高时，由于受到扫描周期的影响，相应的控制精度就降低了。
3、基于单片机的控制
采用单片机来控制步进电机，实现了软件与硬件相结合的控制方法。用软件代替环形分配器，达到了对步进电机的最佳控制。系统中采用单片机接口线直接
去控制步进电机各相驱动线路。由于单片机的强大功能，还可设计大量的外围电路，键盘作为一个外部中断源，设置了步进电机正转、反转、档次、停止等功能，采用中断和查询相结合的方法来调用中断服务程序，完成对步进电机的最佳控制，显示器及时显示正转、反转速度等状态。环形分配器其功能由单片机系统实现，采用软件编程的办法实现脉冲的分配。
第2章
2.1 步进电机介绍
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。
2.2.步进电机特点
（1）旋转角度与输入脉冲成比例，角度误差小，不会产生积累误差。
（2）利用输入脉冲频率高低可做转速调整。
（3）由于精度高，可采用开环控制，避免使用复杂的反馈控制电路，成本低。
（4）电动机的动态反应快，起动、停止、加速、减速、正反转反应快，容易控制。
（5）可以直接带负载低速运行，不必接减速器。
（6）结构简单，可靠性高，使用寿命长。
（7）在低速和共振区时可能产生振动和噪声，细分步距角可减轻震荡。
（8）有可能产生失步现象。
步进电动机有一个起动频率，电动机起动时，如果输入脉冲过高，电动机来不及获得足够能量，转子跟不上旋转磁场速度，会引起失步。提高电动机转矩，减小步距角，减小负载转动惯量都将可以提高电动机起动频率。
制动和突然转向时，转子获得过多能量，产生严重过冲，引起失步。过快加速或减速时，也可能引起失步。
2.3.步进电机分类
（1）可变磁阻式（VR型）步进电机
该类电动机由定子绕组产生的反应电磁力吸引用软磁钢制成的齿型转子进行步进驱动，故又称作反应式步进电动机，其定子与转子分别由铁心构成。定子上嵌有线圈，转子朝定子间磁阻最小方向转动，并由此而得名为可变磁阻型。
（2）永磁式（PM型）步进电机
PM型进电动机的转子采用永久磁铁，定子采用软磁钢制成，绕组轮流通电，建立的磁场与永久磁铁的恒定磁场相互吸引与排斥产生转矩。这种电动机由于采用了永久磁铁，即使定子绕组断电也能保持一定转矩，故具有记忆能力，可用作定位驱动。
（3）混合式（HB型）步进电机
这种电动机转子上嵌有永久磁铁，故可以说是PM型步进电动机，但从定子和转子的导磁体来看，又和VR型相似，所以是PM型和VR型相结合的一种形式，故称为混合性步进电动机。他不仅具有VR型步进电动机步距角小、响应频率高的优点，而且还具有PM型步进电动机励磁功率小、效率高的优点。
2.4.步进电机运动特性及性能参数
（1）分辨力
在一个电脉冲作用下，步进电动机转子转过的角位移即步距角α。
（2）矩-角特性
图2.1 矩-角特性
（3）启动频率
步进电动机能够不失步起动的最高脉冲频率成为起动频率。所谓失步是转子前进的步数不等于输入的脉冲数，包括丢步和越步两种情况。
（4）最高工作频率
步进电动机起动后，将脉冲频率逐步升高，在额定负载下，电动机能
不失步正常运行的极限频率为最高工作频率。
（5）转矩-工作频率特性
步进电动机转动后，其输出转矩随工作频率增高而下降，当输出转矩
下降到一定程度是，步进电动机就不能正常工作。
图2.2 转矩-工作频率特性J1>J2>J3
2.5 设计方案的确定
→→
图2.3 步进电机驱动器整体框图
2.6设计思想与设计原理
它由方波产生电路，脉冲环形分配电路和功率放大电路三大主要电路组成。方波产生电路主要为脉冲环形分配电路提供方波脉冲信号，使得驱动信号发生电路输出四相驱动信号，经过功率放大电路，为电机提供足够的电流，从而控制电机的运转。
第3章
在本次设计中，要进行以下几个单元电路的设计：第一，方波产生电路；第
二，环形计数电路；第三，功率放大电路。以下的篇幅将对上述电路分别进行设计及原理阐述。
3.1方波产生电路设计
方波产生电路的功能很简单，就是为后续电路提供方波脉冲。结合数电教材上的理论知识，很容易想到用555定时器来构成方波产生器。
555定时器内部结构的简化原理图和引脚图如图2所示。它由3个阻值为5千欧的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电BJT T以及缓冲器G组成。
图3.1 555定时器原理图和引脚图
555为一8脚封装的器件，其各引脚的名称和作用如下：
1脚—GND,接地脚
2脚—TL,低电平触发端
3脚—Q,电路的输出端
4脚—/RD,复位端，低电平有效
5脚—V_C,电压控制端
6脚—TH,阈值输入端
7脚—DIS，放电端
8脚—VCC,电源电压端，其电压范围为：3～18V
定时器的主要功能取决于比较器，比较器的输出控制RS触发器和放电BJT 的状态。图中4为复位输入端，当4为低电平时，不管其他输入端的状态如何，输出V0为低电平。因此在正常工作时，应将其接高电平。
由图可知当5脚悬空时，比较器C1和C2的比较电压分别为2/3Vcc和1/3Vcc。
当V6>2/3Vcc,V2>1/3Vcc时,比较器C1输出低电平,比较器C2输出高电平,基本RS触发器被置0,放电三极管T导通,输出端V0为低电平。
当V6<2/3Vcc,V2<1/3Vcc时,比较器C1输出高电平,比较器C2输出低电平,基本RS触发器被置1,放电三极管T截止,输出端V0为高电平。
当V6<2/3Vcc,V2>1/3Vcc时,基本RS触发器R=1,S=1,,触发器状态不变，电路亦保持原状态不变。
其功能表如表1所示。
表表1 555定时器功能表
鉴于555定时器的工作原理，我设计出的方波信号产生电路的电路图如图3.2所示。
图3.2 方波信号产生电路
其工作原理：接通电源后，电容C1被充电，Vc上升，当Vc上升到2/3Vcc 时，触发器被复位同时放电BJT导通，此时V0为低电平，电容C1通过R2和T 放电，使Vc下降。当Vc下降到1/3Vcc时，触发器又被置位，V0翻转为高电平。
电容器C1放电所需时间为
t1=0.7R2C
当C放电结束时，T截止，Vcc将通过R1和R2向电容器C1充电，Vc由1/3Vcc 上升到2/3Vcc所需的时间为
t2=0.7(R1+R2)C
当Vc上升到2/3Vcc时，触发器又发生翻转，如此周而复始，在输出端就得到一个周期性的方波，其频率为
f=1/(t1+t2)=1.43/[(R1+2R2)C]
通过调节R2，改变频率的大小，从而改变电机的转速。
3.2 信号的分配
脉冲分配器的作用是产生多路顺序脉冲信号，它可以由多种译码器和计数器构成。
（1）脉冲分配器的选用
脉冲分配器选用环形脉冲计数器。
环形计数器的特点是可以循环移位，也就是说计数位溢出后又可以从初值开始计数，并且可以锁存循环次数。
（2）脉冲分配器的设计
由于只需要获得两相脉冲信号，故只需要两个寄存器就能完成脉冲分配。此处采用D型触发器完成。
CP即脉冲信号的输入端Y0，Q1、Q0分别为两相脉冲信号的输出端。
1）逻辑表达式
2）状态转换表
Q1n Q0n D0
0 1 0 0
1 0 1 1
表1.状态转换表
3）二值移位寄存器结构图
FF0、FF1即两个D触发器，触发器的端口未完全画出
图3.3 寄存器结构图
4）时序图
图3.4 时序图
3.3 功率放大电路设计
脉冲信号的放大采用的是脉冲功率放大器，脉冲功率放大器是实现控制信号与步进电机匹配的重要组件。
（1）步进电机放大电路的要求
1）能提供幅值足够、前后沿较陡的励磁电流
步进电机的绕组是一个铁芯电感线圈。在一个脉冲方波引起的接通与断开中，由于存在过渡过程，实际的电流平均值比理想的方波小，从而造成输出转矩下降的特点。当脉冲频率增高时，其运行时的矩-频特性变软；而当绕组断电时，电流不立即消失，出现对转向下一步阻尼，也使得输出转矩及工作频率下降。所以驱动电路应设法提供尽量接近方波的驱动电流。
2）功率小、效率高
3）运行稳定可靠，成本低且便于维修
（2）功率放大电路设计
该部分电路的唯一功能就是对前级电路的输出端的电流放大，从而足够驱动两相步进电机。
该部分电路图如图7所示。
图3.5 功率放大电路
至此，方波信号产生电路，脉冲环形分配电路，功率放大电路三大主要单元电路都已设计完成。
3.4总体设计
经过以上分析，我们将各部分电路连接，并加以适当控制，即得到了两相步进电机驱动器的总体电路图，总体电路图如图8
图3.6 步进电机驱动器总体电路图
第4章
设计方案的论证
本次设计结束，就本次课设所设计的电路，从几个方面简单给与论证。
（1）正确性。虽然设计的电路不算很复杂，主要只包括三个单元电路：方波信号产生单元电路，环形分配单元电路，功率放大单元电路。但要正确的设计出电路也不是非常简单的事，从电路的仿真结果来看，设计的步进电机驱动电路的正确性得到证实。
（2）简单性。这里所说的简单性并不是越简单越好，开始做课设时查了一些相关资料，也有很多别人设计的电路，由于当时对所要设计的电路原理不是非常清楚，于是先模仿别人的电路设计，但后来发现一点，并不是电路看上去越复杂越好，只要能够满足设计的要求，应该是越简单越好。本次设计的电路就比较简单清楚。
（3）功能性。在达到了正确性和简单性的基础上，电路的功能性就体现出来了，它具有课设所需要的所有功能：实现电机正转/反转控制和转速控制，通过控制输入脉冲的数量、频率及电动机绕组通电的相序，从而获得所需的转角、转速及转动方向，实现步进电机的单相或双相激励。
第5章
心得体会
经过三周的机电一体化课程设计，我觉得我收获相当大，在这个实践环节中学到了很多知识，同时也提高了自身的实践能力。在这次机电一体化课程设计中我发现了很多问题，对于出现的问题，我们就的去翻阅以前的专业书籍来复习，以前学的大多是理论性极强的东西，而这次却遇到了一个实际的应用问题。在课
程设计开始之前，我就从图书馆找相关参考资料，当在课程设计中遇到难以解决的问题的时候，我会晚上回宿舍上网查阅问题的解决办法。在设计过程中，我遇到不懂的问题，我会主动和同学一起探讨或请教老师，所有的渠道都在想办法解决疑问，为的是把问题尽快的解决。设计过程中，我深刻地认识到，在运用四年所学的专业知识来解决实际问题时，却很难找到突破口。原因就在于我们用在实践上的时间太少了，还不能熟练地将所学的理论知识应用于实际中，还有就是缺乏一个完整的知识体系，以前所学的知识没有在学完之后进行归纳总结，对机械类和电子类的知识分别进行总结，只有这样才能形成自己的知识体系，在面对像机电一体化这样的综合性问题时才能有步骤地进行解决。此外，我学会了电子电路设计软件PROTEL，从电路原理图的设计，到PCB板的设计等等，初步掌握了该软件的使用及实际的应用，为以后从事相关的工作打下了良好的基础。最后衷心地感谢老师们的热心指导！
第6章
参考文献：
[1]徐安静.数字电子技术.修订版.北京:清华大学出版社2008
[2]阎石.数字电子技术基础.第五版.北京:高等教育出版社2006
[3]余孟尝.数字电子技术基础简明教程.第三版.北京:高等教育出版社2006
[4]胡宴如.模拟电子技术.第二版.北京：高等教育出版社，2008
[5]康华光.电子技术基础（数字部分）.第四版.北京:高等教育出版社2005
[6]童诗白.模拟电子技术基础.第四版.北京:高等教育出版社2008
[7]周明安，朱光忠，宋晓华等.步进电机驱动技术发展及现状.[J].
机电工程技术，2005
DVS278是基于DSP控制的二相步进电机驱动器,是新一代数字步进电机 驱动器。驱动电压为DC24V-80V，适配电流在7.0A以下、外径57-86mm的各 种型号的二相四线混合式步进电机。该驱动器内部采用类似伺服控制原理的电 路，此电路可以使电机运行平稳，几乎没有震动和噪音，电机在高速时，力矩大 大高于二相和五相混合式步进电机。定位精度最高可达10000步/转。该产品广 泛应用于雕刻机、中型数控机床、电脑绣花机、包装机械等分辨率较高的大、中 型数控设备上。 特点 ● 高性能、低价格 ● 设有16档等角度恒力矩细分，最高分辨率10000步/转 ● 最高反应频率可达200Kpps ● 步进脉冲停止超过1.5s时，线圈电流自动减到设定电流的一半 ● 光电隔离信号输入/输出 ● 驱动电流3A/相到7.2A/相分8档可调 ● 单电源输入，电压范围：DC24V-80V ● 相位记忆功能（注：输入停止超过3秒后，驱动器自动记忆当时电机相位，重新上电或MF信号由低电平变为高电平时，驱动器自动恢复电机相位）。 电流设定 驱动器工作电流由D1-D3端子设定，运行电流为正常工作输出电流设置开关（详见下表） 运行电流（A） 3.0 3.5 4.0 4.5 5.2 5.8 6.5 7.2 D1 OFF OFF OFF OFF ON ON ON ON D2 OFF OFF ON ON OFF OFF ON ON D3 OFF ON OFF ON OFF ON OFF ON 细分设定 驱动器细分由D4-D6端子设定，共8档，D7和D8为功能设定。附表如：细分数(脉冲/转) 细分数400 800 1000 1600 2000 4000 5000 10000 D4 ON ON ON ON OFF OFF OFF OFF D5 ON ON OFF OFF ON ON OFF OFF D6 ON OFF ON OFF ON OFF ON OFF D7 ON, 双脉冲：PU为正向步进脉冲信号，DR为反向步进脉冲信号OFF, 单脉冲：PU为步进脉冲信号，DR为方向控制信号 D8 自动检测开关（OFF时接收外部脉冲，ON时驱动器内部以30转/分的速度运行）
1 绪论 1.1 引言 步进电动机一般以开环运行方式工作在伺服运动系统中，它以脉冲信号进行控制，将脉冲电信号变换为相应的角位移或线位移。步进电动机可以实现信号的变换，是自动控制系统和数字控制系统中广泛应用的执行元件。由于其控制系统结构简单，控制容易并且无累积误差，因而在20世纪70 年代盛行一时。80 年代之后，随着高性能永磁材料的发展、计算机技术以及电力电子技术的发展，矢量控制技术等一些先进的控制方法得以实现，使得永磁同步电机性能有了质的飞跃，在高性能的伺服系统中逐渐处于统治地位。相应的，步进电机的缺点越来越明显，比如，其定位精度有限、低频运行时振荡、存在失步等，因而只能运用在对速度和精度要求不高，且对成本敏感的领域。 技术进步给步进电动机带来挑战的同时，也带来了新的发展遇。由于电力电子技术及计算机技术的进步，步进电动机的细分驱动得以实现。细分驱动技术是70 年代中期发展起来的一种可以显著改善步进电机综合性能的驱动控制技术。实践证明，步进电机脉冲细分驱动技术可以减小步进电动机的步距角，提高电机运行的平稳性，增加控制的灵活性等。由于电机制造技术的发展，德国百格拉公司于1973 年发明了五相混合式步进电动机，又于1993 年开发了三相混合式步进电动机。根据混合式步进电动机的结构特点，可以将交流伺服控制方法引入到混合式步进电机控制系统中，使其可以以任意步距角运行，并且可以显著削弱步进电机的一些缺点。若引入位置反馈，则混合式步进电机控题正是借鉴了永磁交流伺服系统的控制方法，研制了基于DSP的三相混合式步进电机驱动器。 1.2 步进电机及其驱动器的发展概况 按励磁方式分类，可以将步进电动机分为永磁式（PM）、反应式（VR）和混合式（HB）三类，混合式步进电动机在结构和原理上综合了反应式和永磁式步进电动机的优点，因此混合式步进电动机具有诸多优良的性能，本课题的研究对象正是混合式步进电机。20 世纪60 年代后期，各种实用性步进电动机应运而生，而半导体技术的发展则推进了步进电动机在众多领域的应用。在近30 年间，步进电动机迅速的发展并成熟起来。从发展趋势来讲，步进电动机已经能与直流电动机、异步电动机以及同步电动机并列，从而成为电动机的一种基本类型。特别是混合式步进电动机以其优越的性能（功率密度高于同体积的反应式步进电动机50％）得到了较快的发展。其中，60 年代德国百格拉公司申请了四相（两相）混合式步进电动机专利，70 年代中期，百格拉公司又申请了五相混合式步进电动机
步进电机常见问题及解决办法 一，如何控制步进电机的方向？ 1、可以改变控制系统的方向电平信号 2、可以调整电机的接线来改变方向，具体做法如下： 对于两相电机，只需将其中一相的电机线交换接入驱动器即可，如A+和A-交换。 对于三相电机，将相邻两相的电机线交换，如：A,B,C三相，交换A,B两相就可二，步进电机振动大，噪声也很大，什么原因？ 遇到这种情况是因为步进电机工作在振荡区，解决办法： 1、改变输入信号频率CP来避开振荡区。 2、采用细分驱动器，使步距角减少，运行平滑些。 三，为什么步进电机通电后，电机不运行？ 有以下几种原因会造成电机不转： 1、过载堵转（此时电机有啸叫声） 2、电机是否处于脱机状态 3、控制系统是否有脉冲信号给步进电机驱动器，接线是否有问题 四，步进电机抖动，不能连续运行，怎么办？ 遇到这种情况，首先检查电机的绕组与驱动器连接有没有接错 检查输入脉冲信号频率是否太高，是否升降频设计不合理。 五、混合式步进电机驱动器的脱机信号FREE一般在什么情况下使用?
当脱机信号FREE为低电平时，驱动器输出到电机的电流被切断，电机转子处于自由状态（脱机状态）。在有些自动化设备中，如果在驱动器不断电的情况下要求直接转动电机轴（手动方式），就可以将FREE信号置低，使电机脱机，进行手动操作或调节。手动完成后，再将FREE信号置高，以继续自动控制。 六、如何选择步进电机驱动器供电电源？ 确定驱动器的供电电压，然后确定工作电流；供电电源电流一般根据驱动器的输出相电流I来确定。如果采用线性电源， 电源电流一般可取I的1.1～1.3倍；如果采用开关电源，电源电流一般可取I 的1.5～2.0倍。 七、如何选择步进电机驱动器供电电压？ 步进电机驱动器，都是宽压输入，输入电压很大的范围可以选择；电源电压通常根据电机的工作转速和响应要求来选择。如果电机工作转速较高或响应要求较快，那么电压取值也高，但注意电源电压的纹波不能超过驱动器的最大输入电压，否则可能损坏驱动器。如果选择较低的电压有利于步机电机的平稳运行，振动小。 八、细分驱动器的细分数是否能代表精度? 细分也叫微步，主要目的是减弱或消除步进电机的低频振动，提高电机的运转精度只是细分技术的一个附带功能。比如对步进角为1.8°的两相混合式步进电机，如果细分驱动器的细分数设置为4，那么电机的运转分辨率为每个脉冲0.45°，电机的精度能否达到或接近0.45°，还取决于细分驱动器的细分电流控制精度等其它因素。不同厂家的细分驱动器精度可能差别很大；细分数越大精度越难控制。 九、为什么步进电机的力矩会随转速的升高而下降? 当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。
M860 V5.0型驱动器功能简介 M860 V5.0驱动器，主要驱动57、86型两相混合式 步进电机。其微步细分数有16种，最大步数为 51200Pulse/rev；其工作峰值电流范围为2.4A－7.2A，输 出电流共有8档，电流的分辨率约为0.6A；具有自动半 流，过压、过流保护等功能。本驱动器为交直流供电， 建议工作电压范围为24VDC－68VDC，电压不超过 80VDC，不低于20VDC。 主要应用领域 主要应用领域：：适合各种中大型自动化设备，例如： 雕刻机、切割机、包装机械、电子加工设备、自动装配 设备等。在用户期望小噪声、高速度的设备中应用效果 特佳。 驱动器功能操作说明 微步细分数设定 由SW5－SW8四个拨码开关来设定驱动器微步细分数，其共有15档微步细分。用户设定微步 细分时，应先停止驱动器运行。具体微步细分数的设定，请驱动器面版图说明。 输出电流设定 由SW1－SW3三个拨码开关来设定驱动器输出电流，其输出电流共有8档。具体输出电流的 设定，请驱动器面版图说明。 自动半流功能 用户可通过SW4来设定驱动器的自动半流功能。off表示静态电流设为动态电流的一半，on 表示静态电流与动态电流相同。一般用途中应将SW4设成off，使得电机和驱动器的发热减少， 可靠性提高。脉冲串停止后约0.4秒左右电流自动减至一半左右（实际值的60％），发热量理 论上减至36％。 信号接口 PUL＋和PUL－为控制脉冲信号正端和负端；DIR＋和DIR－为方向信号正端和负端；ENA＋ 和ENA－为使能信号的正端和负端。 电机接口 A＋和A－接步进电机A相绕组的正负端；B＋和B－接步进电机B相绕组的正负端。当A、B 两相绕组调换时，可使电机方向反向。 电源接口 采用直流电源供电，工作电压范围建议为24－68VDC，电源功率大于200W，电压不超过80VDC 和不低于20VDC。 指示灯 驱动器有红绿两个指示灯。其中绿灯为电源指示灯，当驱动器上电后绿灯常亮；红灯为故障指 示灯，当出现过压、过流故障时，故障灯常亮。故障清除后，红灯灭。当驱动器出现故障时， 只有重新上电和重新使能才能清除故障。 安装说明 驱动器的外形尺寸为：151×97×48mm，安装空距为143mm。既可以卧式和立式安装，建议 采用立式安装。安装时，应使其紧贴在金属机柜上以利于散热。 参数设定 参数设定： ： M860 V5.0驱动器采用八位拨码开关设定细分精度、动态电流和半流/全流。详细描述如下： 工作电流设定 工作电流设定： ： 用三位拨码开关一共可设定8个电流级别，参见下表。
如对您有帮助，请购买打赏，谢谢您！ 引言 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。驱动器接收到一个脉冲信号后，驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度。首先，通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；其次，通过控制脉冲顿率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到涮速的目的。目前，步进电机具有惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点，在机电一体化产品中应用广泛，常用作定位控制和定速控制。步进电机驱动电路常用的芯片有l297和l298组合应用、3977、8435等，这些芯片一般单相驱动电流在2 a左右，无法驱动更大功率电机，限制了其应用范围。本文基于东芝公司2008年推出的步进电机驱动芯片tb6560提出了一种步进电机驱动电路的设计方案 1步进电机驱动电路设计 1.1 tb6560简介 tb6560是东芝公司推出的低功耗、高集成两相混合式步进电机驱动芯片。其主要特点有：内部集成双全桥mosfet驱动；最高耐压40 v，单相输出最大电流3.5 a(峰值)；具有整步、1／2、1／8、1／16细分方式；内置温度保护芯片，温度大于150℃时自动断开所有输出；具有过流保护；采用hzip25封装。tb6560步进电机驱动电路主要包括3部分电路：控制信号隔离电路、主电路和自动半流电路。 1.2步进电机控制信号隔离电路 步进电机控制信号隔离电路如图1所示，步进电机控制信号有3个(clk、cw、enable)，分别控制电机的转角和速度、电机正反方向以及使能，均须用光耦隔离后与芯片连接。光耦的作用有两个：首先，防止电机干扰和损坏接口板电路；其次，对控制信号进行整形。对clk、cw信号，要选择中速或高速光耦，保证信号耦合后不会发生滞后和畸变而影响电机驱动，且驱动板能满足更高脉冲频率驱动要求。本设计中选择2片6n137高速光耦隔离clk、cw，其信号传输速率可达到10 mhz，1片tlp521普通光耦隔离enable信号。应用时注意：光耦的同向和反向输出接法；光耦的前向和后向电源应该是单独隔离电源，否则不能起到隔离干扰的作用。 1.3步进电机主电路 如图2所示，步进电机主电路主要包括驱动电路和逻辑控制电路两大部分。 驱动电路电源采用28 v，电压范嗣为4.5～40 v，提高驱动电压可增大电机在高频范围转矩的输出，电压选择要根据使用情况而定。vmb、vma为步进电机驱动电源引脚，应接入瓷片去耦电容和电解电容稳压。out_ap、out_am、out_bp、out_bm 引脚分别为电机2相输出接口，由于内部集成了续流二极管，这4个输出口不用
两相混合式步进电机驱动器使用说明 一、简介 THB7128是一款专业的两相步进电机驱动芯片。它内部集成了细分、电流 调节、CMOS功率放大等电路，配合简单的外围电路即可实现高性能、多 细分、大电流的驱动电路。适合驱动42、57型两相、四相混合式步进电机。在低成本、低振动、小噪声、高速度的设计中应用效果较佳。 二、特色 1、采用的是7128单芯片两相正弦细分步进电机驱动 2、直接采用单脉冲和方向信号译码控制模式 3、双全桥MOSFET驱动，低导通电阻Ron＝0.53Ω 4、可实现正反转控制 5、通过3位选择8档细分控制(1,1/2,1/4,1/8,1/16,1/32,1/64,1/128) 6、最高耐压40VDC 7、高输出电流（Iout=3A），输出电流方便可调 8、芯片内部有过热保护（TSD）和过流检测电路 9、采用底部大散热片，散热快 10、采用高速光耦，使得性能更稳定，速度更快 三、电气性能 输入电源12-32VDC 输出电流最大3A（可调电阻方便可调） 细分选择 1细分，1/2细分，1/4细分，1/8细分，16细分，1/32细分，1/64
细分，1/128细分（可由拨码开关M1、M2、M3设定） 四、使用指南 1、关于电源： ①VCC连接直流电源正（注意：10V＜VCC＜32V）。 ②如果超出范围，可能造成驱动器无法正常工作，甚至是损坏。 ③为保证驱动器的正常工作，请选用优质的电源，推荐32VDC功率在100W 以上的电源。 ④对于电压的接入误操作造成的驱动器损坏，不在免费保修范围内。 2、关于电流输出： 电流调节使用可调电阻，根据不同档位对应不同大小的电流。（顺时针调减小，逆时针增大）如图1： 图1 3、、关于细分 细分数是以驱动板上的拨盘开关选择设定的，根据细分选择表的数据设定（最好在断电情况下设定）。细分后步进电机步距角按下列方法计算：步距角=
2H42B 细分步进电机驱动器使用手册 V ersion 2.0 版权所有不得翻印 【使用前请仔细阅读本手册，以免损坏驱动器】 东莞市一能机电技术有限公司 DONGGUAN ICAN－TECH CO.,LTD 地址：东莞市万江区新和工业区瑞联振兴工业园B栋4楼 https://www.doczj.com/doc/b57924935.html,/ Email:tech@https://www.doczj.com/doc/b57924935.html,
2H42B 步进电机驱动器 一、 2H42B 步进电机驱动器产品简介 1.1概述 2H42B 步进电机驱动器是一款高性价比的细分两相步进电机驱动器。最大可提供2.0A 的电流输出。由于采用了双极性恒流斩波控制技术，与市面上同类型步进电机驱动器相比，其对步进电机噪声和发热均有明显改善。适用于尺寸为28，35，39，42等各类2相或4相混合式步进电机，具有体积小，使用简单方便等特点。 1.2特点 ◆低噪声，高速大转矩特性 ◆光电隔离差分信号输入，响应频率最高200K ◆供电电压12VDC-36VDC ◆细分精度1，2，4，8，16，32，64，128， ◆输出电流峰值可达2.0A 倍细分可选 ◆静止时电流自动减半 ◆外形尺寸小（96*60*24mm ） ◆可选择脉冲上升沿或下降沿触发 ◆电流设定方便，八档可选 ◆可驱动4、6、8线二相、四相步进电机 ◆具有过流，过温保护功能 1.3应用领域 适用于各类型自动化设备或仪器，如雕刻机、打标机、切割机、激光照排、绘图仪、数控 机床、机械手，包装机械，纺织机械等，极具性价比和竞争力。 二、 2H42B 步进电机驱动器 电气、机械和环境指标 1 网址:www https://www.doczj.com/doc/b57924935.html, 2.2 2H42B 步进电机驱动器使用环境及参数 图1.安装尺寸图 2.4加强散热方式 1) 2H42B 步进电机驱动器的可靠工作温度通常在60℃以内，电机工作温度为80℃以内； 2) 建议使用时选择自动半流方式 （即电机停止时电流自动减至60% ），以减少电机和驱动器的发热； 3) 安装步进电机驱动器时请采用立式侧面安装，使散热面向易于空气对流的方向，必要时在机箱内靠近驱动器处应安装排气风扇，进行强制散热，从而保证驱动器在可靠工作温度范围内工作。 2 网址: www https://www.doczj.com/doc/b57924935.html,
步进电机控制器设计报告 1.绪言 在本次EDA课程设计中，我们组选择了做一个步进电机驱动程序的课题。对于步进电机我们以前并未接触过，它的工作原理是什么，它是如何工作的，我们应该如何控制它的转停，这都是我们迫切需要了解的。 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。 步进电机及驱动电源是互相联系的整体。步进电机驱动电源框图如图1所示。变频信号源产生频率可调的脉冲信号，调节步进电机的速度。脉冲分配器则根据要求把脉冲信号按一定的逻辑关系加到脉冲放大器上，使步进电机按确定的运行方式工作。 感应子式步进电机以相数可分为：二相电机、三相电机、四相电机、五相电机等。以机座号（电机外径）可分为：42BYG(BYG 为感应子式步进电机代号）、57BYG、86BYG 、110BYG 、（国际标准），而像70BYG 、90BYG 、130BYG 等均为国内标准。 1.1 驱动控制系统组成 使用、控制步进电机必须由环形脉冲，功率放大等组成的控制系统。 1.1.1 脉冲信号的产生 脉冲信号一般由单片机或CPU 产生，一般脉冲信号的占空比为0.3-0.4 左右，电机转速越高，占空比则越大。 1.1.2 信号分配 感应子式步进电机以二、四相电机为主，二相电机工作方式有二相四拍和二相八拍二种，具体分配如下：二相四拍为，步距角为1.8 度；二相八拍为，步距角为0.9 度。四相电机工作方式也有二种，四相四拍为AB-BC-CD-DA-AB，步距角为1.8 度；四相八拍为 AB-B-BC-C-CD-D-AB，(步距角为0.9 度）。
电机驱动器使用说明书 L298N是ST公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片。该芯片采用15脚封装。主要特点是：工作电压高，最高工作电压可达46V；输出电流大，瞬间峰值电流可达3A，持续工作电流为2A；额定功率25W。内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器线圈等感性负载；采用标准逻辑电平信号控制；具有两个使能控制端，在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作有一个逻辑电源输入端，使内部逻辑电路部分在低电压下工作；可以外接检测电阻，将变化量反馈给控制电路。使用L298N芯片驱动电机，该芯片可以驱动一台两相步进电机或四相步进电机，也可以驱动两台直流电机。 简要说明： 一、尺寸：80mmX45mm 二、主要芯片：L298N、光电耦合器 三、工作电压：控制信号直流5V；电机电压直流3V~46V（建议使用36伏以下） 四、最大工作电流：2.5A 五、额定功率：25W 特点：1、具有信号指示。 2、转速可调 3、抗干扰能力强 4、具有过电压和过电流保护 5、可单独控制两台直流电机 6、可单独控制一台步进电机 7、PWM脉宽平滑调速 8、可实现正反转
9、采用光电隔离 六、有详细使用说明书 七、提供相关软件 八、提供例程及其学习资料 实例一：步进电机的控制实例 步进电机是数字控制电机，它将脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，因此非常适合于单片机控制。步进电机可分为反应式步进电机（简称VR）、永磁式步进电机（简称PM）和混合式步进电机（简称HB）。 一、步进电机最大特点是： 1、它是通过输入脉冲信号来进行控制的。 2、电机的总转动角度由输入脉冲数决定。 3、电机的转速由脉冲信号频率决定。 二、步进电机的驱动电路 根据控制信号工作，控制信号由单片机产生。(或者其他信号源) 如图：按CTRL并点击（L298N驱动器与直流电机接线图） 三、基本原理作用如下： 两相四拍工作模式时序图：
DL-026H步进电机驱动器 使用说明书 北京瑞业科技发展公司
目录 第一章概述 (1) 第二章参数说明 (1) 第三章驱动器使用方法 (3) 1.驱动器接线示意图 (3) 2.使用步骤 (4) 3.输入信号说明 (4) 4.输入信号内部接口电路 (5) 5.CP信号的脉冲宽度 (7) 6.CP信号的电平方式 (7) 7.DIR信号起作用时刻 (8) 8.细分设定 (8) 9.电机相电流设定 (8) 10.电机升降速设计简介 (8) 第四章安装尺寸 (10)
第一章概述 瑞得集团北京瑞业科技发展公司，在1992年推出DL系列全密封、模块化步进电机驱动器，十几年来，其工艺和性能随着电子技术的高速发展不断升级和更新。DL系列步进电机驱动器品种齐全，可与大多数国产电机进行配套使用，部分产品已经出口到国外。 DL-026H步进电机驱动器是DL系列中的成熟产品，用于驱动二相混合式步进电机。 第二章参数说明 电流设定值： 3.5A，4A，4.5A，5A，5.5A，6A 每转步数：200（步距角1.8度） 400（步距角0.9度） 1000（步距角0.36度） 2000（步距角0.18度） 输入脉冲方式：单脉冲 工作电源：AC16V/0.5A与AC30V～110V/2.5A两组 配套电机：110至130系列二相混合式步进电机。 操作面板图如下页所示：
第三章驱动器使用方法1.驱动器接线示意图 图中标号释义： CP+：脉冲正输入端 CP-：脉冲负输入端 U/D+:方向电平的正输入端
U/D-方向电平的负输入端 PD+：脱机信号正输入端 PD-：脱机信号负输入端 电机与驱动器接线图： A B 2.使用步骤 （1）参考面板提示，通过拨位开关设定您所需要的细分数，在CP脉冲能允许的情况下，尽量选用较大的细分数； （2）参考面板提示，通过拨位开关设定电机的相电流，一般设定为和电机额定相电流相等，如果能够拖动负载，可以设定为小于电机额； 定相电流，但不能设定为大于电机额定相电流； （3）参考面板提示，连接输入信号线； （4）参考面板提示，连接电机线； （5）参考面板提示，连接电源线； （6）加电后，观察指示灯及电机运行情况。 3.输入信号说明 驱动器是把计算机控制系统提供的弱电信号放大为步进电机能够接受的强电流信号，控制系统提供给驱动器的信号主要有以下三路： （1）步进脉冲信号CP：这是最重要的一路信号，因为步进电机驱动器的原理就是要把控制系统发出的脉冲信号转化为步进电机的角位移，或者说：驱动器每接受一个脉冲信号CP，就驱动步进电机旋转一步距角，CP的频率和步进电机的转速成正比，CP的脉冲个数决定了步进电机旋转的角度。这样，控制系统通过脉冲信号CP就可以达到电机调速和定位的目的。 （2）方向电平信号DIR：此信号决定电机的旋转方向。比如说，此信号为高电平时电机为顺时针旋转，此信号为低电平时电机则为反方向逆时针旋转。此种换向方式，我们称之为单脉冲方式。
两相步进电机驱动器设计 目录 第1章绪论 (3) 1.1 引言 (3) 1.2 步进电机常见的控制方法与驱动技术简介 (3) 第2章设计方案 (5) 2.1 步进电机的介绍 (5) 2.2 步进电机的特点 (6) 2.3 步进电机的分类 (6)
2.4步进电机运动特性及性能参数 (7) 2.5 设计方案的确定 (8) 2.6 设计思想与设计原理 (9) 第3章单元电路的设计 (9) 3.1方波产生电路设计 (9) 3.2 信号的分配 (13) 3.3功率放大电路设计 (15) 3.4 总体设计 (16) 第4章设计方案的论证 (18) 第5章心得体会 (18) 第6章参考文献 (19) 第1章 1.1 引言 步进电动机一般以开环运行方式工作在伺服运动系统中，它以脉冲信号进行控制，将脉冲电信号变换为相应的角位移或线位移。步进电动机可以实现信号的变换，是自动控制系统和数字控制系统中广泛应用的执行元件。由于其控制系统结构简单，控制容易并且无累积误差，因而在20世纪70 年代盛行一时。80 年代之后，随着高性能永磁材料的发展、计算机技术以及电力电子技术的发展，矢量控制技术等一些先进的控制方法得以实现，使得永磁同步电机性能有了质的飞跃，在高性能的伺服系统中逐渐处
于统治地位。相应的，步进电机的缺点越来越明显，比如，其定位精度有 限、低频运行时振荡、存在失步等，因而只能运用在对速度和精度要求不 高，且对成本敏感的领域。技术进步给步进电动机带来挑战的同时，也带 来了新的发展遇。由于电力电子技术及计算机技术的进步，步进电动机的 细分驱动得以实现。细分驱动技术是70 年代中期发展起来的一种可以显 著改善步进电机综合性能的驱动控制技术。实践证明，步进电机脉冲细分 驱动技术可以减小步进电动机的步距角，提高电机运行的平稳性，增加控 制的灵活性等。由于电机制造技术的发展，德国百格拉公司于1973 年发 明了五相混合式步进电动机，又于1993 年开发了三相混合式步进电动机。 根据混合式步进电动机的结构特点，可以将交流伺服控制方法引入到混合 式步进电机控制系统中，使其可以以任意步距角运行，并且可以显著削弱 步进电机的一些缺点。若引入位置反馈，则混合式步进电机控题正是借鉴 了永磁交流伺服系统的控制方法，研制了基于DSP的三相混合式步进电机驱 动器. 1.2 步进电机常见的控制方法与驱动技术简介 1.2.1常见的步进电机控制方案 1、基于电子电路的控制 步进电机受电脉冲信号控制，电脉冲信号的产生、分配、放大全靠电子元器件的动作来实现。由于脉冲控制信号的驱动能力一般都很弱，因此必须有功率放大驱动电路。步进电机与控制电路、功率放大驱动电路组成一体，构成步进电机驱动系统。此种控制电路设计简单，功能强大，可实现一般步进电机的细分任务。这个系统由三部分组成：脉冲信号产生电路、脉冲信号分配电路、功率放大驱动电路。系统组成如图1.1所示。 脉冲控制器 功 率 放 大 驱 动 电 路 环 形 分 配 器 步 进 电 机
2相四线，四相五线，四相六线步进电机接线及驱动方法 步进电机工作原理： 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。 按照常理来说，步进电机接线要根据线的颜色来区分接线。但是不同公司生产的步进电机，线的颜色不一样。特别是国外的步进电机。 那么，步进电机接线应该用万用表打表。 步进电机内部构造如下图：
通过上图可知，A，~A是联通的，B和~B是联通。那么，A和~A是一组a，B和~B是一组b。 不管是两相四相，四相五线，四相六线步进电机。内部构造都是如此。至于究竟是四线，五线，还是六线。就要看A和~A之间，B和B~之间有没有公共端com抽线。如果a组和b组各自有一个com端，则该步进电机六线，如果a和b组的公共端连在一起，则是5线的。 所以，要弄清步进电机如何接线，只需把a组和b组分开。用万用表打。 四线：由于四线没有com公共抽线，所以，a和b组是绝对绝缘的，不连通的。所以，用万用表测，不连通的是一组。
五线：由于五线中，a和b组的公共端是连接在一起的。用万用表测，当发现有一根线和其他几根线的电阻是相当的，那么，这根线就是公共com端。对于驱动五线步进电机，公共com端不连接也是可以驱动步进电机的。 六线：a和b组的公共抽线com端是不连通的。同样，用万用表测电阻，发现其中一根线和其他两根线阻止是一样的，那么这根线是com端，另2根线就属于一组。对于驱动四相六线步进电机，两根公共com端不接先也可以驱动该步进电机的。 步进电机相关概念: 相数：产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。常用m表示。 拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，以四相电机为例，有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍运行方式即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A. 步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用θ表示。θ=360度（转子齿数J*运行拍数），以常规二、四相，转子齿为50齿电机为例。四拍运行时步距角为θ=360度/（50*4）=1.8度（俗称整步），八拍运行时步距角为θ=360度/（50*8）=0.9度（俗称半步）。 定位转矩：电机在不通电状态下，电机转子自身的锁定力矩（由磁场齿形的谐波以及机械误差造成的） 静转矩：电机在额定静态电作用下，电机不作旋转运动时，电机转轴的锁定力矩。此力矩是衡量电机体积（几何尺寸）的标准，与驱动电压及驱动电源等无关。 步进电机驱动 驱动步进电机，无非是给电机a和b组先轮流给连续的脉冲，步进电机就可以驱动了。
TB6600升级版 两相步进驱动器 使用说明书 [使用前请仔细阅读本手册，以免损坏驱动器]
目录 一、产品简介 (3) 概述 (3) 特点 (3) 二、接口和接线介绍 (3) 信号输入端 (3) 电机绕组连接 (3) 电源电压连接 (4) 状态指示 (4) 接线方式 (4) 接线要求 (5) 三、电流、细分拨码开关设定 (5) 细分设定 (5) 工作（动态）电流设定 (6) 四、机械和环境指标 (6) 使用环境及参数 (6) 机械安装图 (7) 五、电机适配 (7) 电机适配 (7) 电机接线 (8) 供电电压和输出电流的选择 (8) 五、常见问题 (9) 应用中常见问题和处理方法 (9) 六、保修条款 (10)
一、产品简介 ◆概述 TB6600升级版驱动器是一款专业的两相混合式步进电机驱动器，可适配国内外各种品牌，电流在4.0A及以下，外径39，42，57mm的四线，六线，八线两相混合式步进电机。适合各种小中型自动化设备和仪器，例如：雕刻机、打标机、切割机、激光照排、绘图仪、数控机床、拿放装置等。在用户期望低成本、大电流运行的设备中效果特性。 ◆特点 ※信号输入：单端，脉冲/方向 ※细分可选：1/2/4/8/16/32细分 ※输出电流：0.5A-4.0A ※输入电压：9-42VDC ※静止时电流自动减半 ※可驱动4,6,8线两相、四相步进电机 ※光耦隔离信号输入，抗干扰能力强 ※具有过热、过流、欠压锁定、输入电压防反接保护等功能 ※体积小巧，方便安装 ※外部信号3.3-24V通用，无需串联电阻 二、接口和接线介绍 ◆信号输入端 PUL+ PUL-脉冲输入信号。默认脉冲上升沿有效。为了可靠响应脉冲信号，脉冲宽度应大于1.2us。 DIR+ DIR-方向输入信号，高/低电平信号，为保证电机可靠换向，方向信号应先于脉冲信号至少5us建立。电机的初始运行方向与电机绕组接线有关，互换任一相绕组（如A+、A-交换）可以改变电机初始运行方向。 ENA+ ENA-使能输入信号（脱机信号），用于使能或禁止驱动器输出。使能时，驱动器将切断电机各相的电流使电机处于自由状态，不响应步进脉冲。当不需用此功能时，使能信号端悬空即可。 ◆电机绕组连接 A+,A-电机A相绕组。 B+,B-电机B相绕组。
步进电机控制器的设计 研究mps430单片机构成步进电机的控制系统，控制步进电机实现三相六拍运行，启动、升减速、停车定位，以及与上位机的通信，采用串行通信模块、单片机模块和电机驱动模块来构成电机的控制系统；用定时器中断来控制I/O输出高低电平，控制驱动的通断，实现脉冲的环形分配完成三相六拍运行；控制定时时间，来控制频率的增加和减少，实现升减速。电机的启动频率达到1000hz，最高运行频率达到20000hz。 标签：MPS430单片机；步进电机；通信 本系统设计的主要内容分为硬件设计和软件设计两部分。下面具体的说明一下系统的硬件设计和软件设计。 1 硬件系统的设计 设计本系统中，硬件系统主要由电机驱动电路，电源电路，串口通信电路，单片机电路，下面就具体的电路进行分析设计介绍。 图1 硬件系统图 1.1 电机驱动电路 主要由驱动芯片组成，该系统的驱动部分采用了UC3717A芯片，UC3717A 芯片使用非常简单，它通过3个输入管脚（Phase、I1和I0）接受输入的参数，在2个输出管脚（AOUT和BOUT）上输出相应的控制信号。 利用外部逻辑电路构成的逻辑分配器或微处理器分配信号，由若干片这种电路和少量无源元件可组成一个完整的多相步进电动机驱动系统，可实现整步（基本步距）、半步或微步距控制。在这里我们使用的是MSP430单片机来分配信号，控制方式是双极性、固定OFF（关断）时间的斩波电流控制。它们是16脚双列直插塑料封装，4、5、12、13脚为地.UC3717A是UC3717的改进型，其驱动能力是双向电流1A，步进电动机供电电压范围宽，为10-46V。H桥的功率晶体管有低饱和压降，并附有快速恢复续流二极管（见图2）。 1.2 电源电路 在本設计中，整个系统要求电源既有稳压性能，和纹波小等特点，还有是硬件系统的低功耗等特点，因此本系统的电源部分选用了TI公司芯片TPS76033来实现，该芯片能很好的满足硬件系统的要求，TPS760XX芯片是针对电池供电应用的50mA输出的低压差线性稳压器，使用Bicmos工艺，使其在电池供电中显示出杰出的性能。芯片采用小体积的SOT-23封装，工作温度范围宽。其特性是50mA电流输出，多种固定电压可选：5V，3.8V，3.3V，3.2V和3V，典型压
AUSR4/AUSR8 两相步进电机 驱动器
1 产品定义 1.1 概述 SR 系列两相步进电机驱动器是基于交流伺服原理设计的高性价比细分驱动器，具有优越的性能表现,高速大力矩输出,低噪音,低振动,低发热，特别适合 OEM 客户的大批量应用场合。SR 驱动器可通过拨码开关选择运行电流和细分，有 8 种细分，8 种电流供选择，具有过压，欠压，相电流和总线过流保护，其输入输出控制信号均采用光电隔离。 1.2 特性 ◆供电电源 SR4：24-48VDC SR8：24-75VDC ◆输出电流拨码开关选定，8 种选择 SR4：最大4.5 安培（峰值） SR8：最大7.8 安培（峰值） ◆电流控制交流伺服原理,高速大力矩输出,低振动,低噪音,低发热 ◆细分设置拨码开关设定，8 种选择： 400,800,1600,3200,6400,12800,25600,51200step/rev ◆速度范围选配合适的步进电机,最高可达3000rpm ◆抑制中频共振自动计算共振点，抑制中频振动 ◆开机系统自测驱动器上电初始化自动检测电机参数并由此优化电机电流算法和抗共振电子阻尼 系数 ◆控制方式脉冲&方向模式 ◆数字输入滤波器 2 MHz 数字信号滤波器 ◆运行参数选择 16 位旋转拨码器选择电机参数及负载惯量比,使系统运行在最佳状态 ◆空闲电流拨码开关选择 在电机停止运行后 1.0 秒电流会自动减为额定电流的50%或90% ◆驱动器自检拨码开关选择 电机以1rev/s 速度做两圈正反转往复运动
2 性能指标 2.1 电气指标 3 端口与接线 以下准备： SR4：24-48VDC 直流电源SR8：24-75VDC 直 流电源 并依照实际的负载及功耗选择合适功率的电源. 控制信号源 相匹配的步进电机（为取得最佳性能，请参考推荐的步 进电机） 3.1 电源连接 如果您的电源输出端没有保险丝或一些别的限制短路电流的装置，可在电源和驱动器之间放置一个适 当规格的快速熔断保险丝(规格不得超过10Amps)以保护驱动器和电源，请将该保险丝串联于电源的正极
使用说明TB6600步进电机专用驱动器 高性能，低成本 目录 简介2 产品特点2 电气参数2 输入输出端3 信号输入端3 电机绕线连接3 输入端接线说明3 电机接线4 系统接线4 细分电流5 细分设定5 电流设定6 脱机功能6 常见问题6 服务联系7 外形尺寸图7 ！安全注意事项
一、简介 TB6600步进电机驱动器是一款专业的两相步进电机驱动，可实现正反转控制。通过S1S2S33位拨码开关选择8档细分控制(1、2、4、8、16)，通过S4S5S63位拨码开关选择6档电流控制（0.5A，1A，1.5A，2.0A，2.5A， 3.0A,3.5A, 4.0A）。适合驱动86,57，42,39型两相、四相混合式步进电机 。驱动器具有噪音小，震动小，运行平稳的特点。 产品特点 ※原装全新日本东芝驱动芯片 ※电流由拨码开关选择 ※接口采用高速光耦隔离 ※八种细分可调 ※自动半流减少发热量 ※大面积散热片不惧高温环境使用 ※抗高频干扰能力强 ※输入电压防反接保护 ※过热，过流短路保护 ※故障红色警示灯 电气参数 输入电压9-42V，推荐使用24V 输入电流推荐使用开关电源功率24V/3A 输出电流0.5-4.0A 最大功耗72W 细分1、2、4、8、16 温度工作温度-10～45℃；存放温度-40℃～70℃ 湿度不能结露，不能有水珠 气体禁止有可燃气体和导电灰尘 重量0.15千克 输入输出端说明 信号输入端 PUL+：脉冲信号输入正。(CP+)
PUL-：脉冲信号输入负。(CP-) DIR+：电机正、反转控制正。 DIR-：电机正、反转控制负。 EN+：电机脱机控制正。 EN-：电机脱机控制负。 ◆电机绕组连接 A+：连接电机绕组A+相。 A-：连接电机绕组A-相。 B+：连接电机绕组B+相。 B-：连接电机绕组B-相。 ◆电源电压连接 VCC：电源正端“+” GND：电源负端“-” 注意：DC直流范围：9-32V。不可以超过 此范围，否则会无法正常工作甚至损坏驱动器. ◆输入端接线说明 输入信号共有三路，它们是：①步进脉冲信号PUL+,PUL-；②方向电平信号DIR+，DIR-③脱机信号EN+，EN-。输入信号接口有两种接法，用户可根据需要采用共阳极接法或共阴极接法。 共阳极接法：分别将PUL+，DIR+，EN+连接到控制系统的电源上，如果此电源是+5V则可直接接入，如果此电源大于+5V，则须外部另加限流电阻R ，保证给驱动器内部光藕提供8—15mA的驱动电流。 12V信号串1K电阻24V信号串2K电阻脉冲输入信号通过PUL-接入，方向信号通过DIR-接入，使能信号通过EN-接入。如下图：
1、选择保持转矩 保持转矩也叫静力矩，是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。由于步进电机低速运转时的力矩接近保持转矩，而步进电机的力矩随着速度的增大而快速衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以说保持转矩是衡量步进电机负载能力最重要的参数之一。比如，一般不加说明地讲到1N.m的步进电机，可以理解为保持转矩是1N.m。 2、选择相数 两相步进电机成本低，步距角最少1.8 度，低速时的震动较大，高速时力矩下降快，适用于高速且对精度和平稳性要求不高的场合;三相步进电机步距角最少1.5度，振动比两相步进电机小，低速性能好于两相步进电机，最高速度比两相步进电机高百分之30至50，适用于高速且对精度和平稳性要求较高的场合;5相步进电机步距角更小，低速性能好于3相步进电机，但成本偏高，适用于中低速段且对精度和平稳性要求较高的场合。 步电机系统解决方案
3、选择步进电机 应遵循先选电机后选驱动器原则，先明确负载特性，再通过比较 不同型号步进电机的静力矩和矩频曲线，找到与负载特性最匹配的步进电机;精度要求高时，应采用机械减速装置，以使电机工作在效率最高、噪音最低的状态;避免使电机工作在振动区，如若必须则通过改变电压、电流或增加阻尼的方法解决;电源电压方面，建议57电机采用直流24V-36V、86电机采用直流46V、110电机采用高于直流80V;大转动惯量负载应选择机座号较大的电机;大惯量负载、工作转速较高时，电机而应采用逐渐升频提速，以防止电机失步、减少噪音、提高停转时的定位精度;鉴于步进电机力矩一般在40Nm以下，超出此力矩范围，且运转速度大于1000RPM时，即应考虑选择伺服电机，一般交流伺服电机可正常运转于3000RPM，直流伺服电机可可正常运转于10000RPM。 4、选择驱动器和细分数 最好不选择整步状态，因为整步状态时振动较大;尽量选择小电 流、大电感、低电压的驱动器;配用大于工作电流的驱动器、在需要 步电机系统解决方案
https://www.doczj.com/doc/b57924935.html, 电子发烧友https://www.doczj.com/doc/b57924935.html, 电子技术论坛 □毕业实习□毕业设计□毕业论文 题目：基于A VR单片机的 步进电机控制器设计 年级： 2005级 专业：机电一体化技术 姓名：杨明 学号： 20056427 指导教师：王世刚 日期： 黑龙江大学职业技术学院制
摘要 介绍了步进电动机的发展史,及国内的现状和步进电动机未来的应用前景。并且阐述了步进电动机转速、角度、转矩的控制原理。本文阐述了一种步进电机控制器的设计方案，并绘制了原理图和PCB板图，撰写了程序源代码。实现了对步进电动机转速、角度的控制，并完成了实物的制作。这期间主要使用protel99se软件绘制原理图和制板，使用proteus7.1软件进行程序代码的仿真和功能的理论验证。最后通过硬件的调试验证程序代码的实际功能，完成对控制器的设计。 关键词 AVR单片机；步进电动机；控制器。
Abstract Introduction step enter electric motor of development history, and local present condition and step enter electric motor future of application foreground.And elaborated a step to enter electric motor to turn soon, angle, turn Ju of control principle.This text elaborated a kind of step enter electrical engineering controller of design project, and drew principle diagram and PCB plank diagram, composed a procedure source a code.Realization to step enter the electric motor turn soon, angle of control, and completion real object of creation.This period main usage the protel 99 se the software draw principle diagram and make plank, usage proteus 7.1 softwares carry on an imitate of procedure code true with the theories of the function verification.The end experiment certificate procedure a code through an adjust of hardware of actual function, completion design controller. Key words A VR MCU; Stepper Motor;Controller.