智能步進(jìn)電機(jī)控制器設(shè)計(jì)

南陽(yáng)防爆集團(tuán)股份有限公司 劉平順

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 喬鳳杰

智能步進(jìn)電機(jī)控制器設(shè)計(jì)

南陽(yáng)防爆集團(tuán)股份有限公司 劉平順

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院 喬鳳杰

本設(shè)計(jì)是根據(jù)現(xiàn)實(shí)生活中常用的步進(jìn)電機(jī)和常用功能設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)器，設(shè)計(jì)的主要目的是解決步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器功能單一和生產(chǎn)成本的問(wèn)題。設(shè)計(jì)中采用AT89S52單片機(jī)芯片作為核心控制模塊，驅(qū)動(dòng)芯片采用帶細(xì)分功能的TB6560AHQ芯片，最多可達(dá)16細(xì)分，且自帶正弦波電流驅(qū)動(dòng)，存儲(chǔ)芯片采用24C04。最終系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多模式選擇，圈數(shù)、速度設(shè)定和存儲(chǔ)，低速自動(dòng)細(xì)分，各種數(shù)據(jù)的液晶顯示，過(guò)熱和掉電保護(hù)等功能。

步進(jìn)電機(jī)；細(xì)分驅(qū)動(dòng)；多模式；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

1.引言

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器是步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的核心，步進(jìn)電機(jī)能否更好的應(yīng)用，很大程度上取決于步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的水平。伴隨著步進(jìn)電機(jī)的產(chǎn)生，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器就一直在不斷發(fā)展和進(jìn)步，目前國(guó)內(nèi)外步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器種類很多，但是大部分功能比較單一，很多是針對(duì)固定的步進(jìn)電機(jī)或者固定的應(yīng)用領(lǐng)域，而且價(jià)格一般較高，很多不帶細(xì)分功能，很難滿足現(xiàn)實(shí)生活中需要靈活應(yīng)用且成本較低的場(chǎng)合。

本設(shè)計(jì)的目的就是解決現(xiàn)實(shí)生活中需要靈活應(yīng)用和低成本的問(wèn)題，并且是使用應(yīng)用最廣泛的混合式步進(jìn)電機(jī)而制作的步進(jìn)電機(jī)控制器，步進(jìn)電機(jī)采用三洋公司的2-4相兩用混和式步進(jìn)電機(jī)。系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制，多模式選擇，圈數(shù)、速度設(shè)定和存儲(chǔ)，速度調(diào)節(jié)范圍寬，低速自動(dòng)細(xì)分，輸出轉(zhuǎn)矩大且可調(diào)，各種數(shù)據(jù)的液晶顯示，過(guò)熱和掉電保護(hù)等功能。

2.設(shè)計(jì)分析與方案的確定

2.1 設(shè)計(jì)方案

方案1：細(xì)分完全靠軟件實(shí)現(xiàn)，驅(qū)動(dòng)電路采用三極管和A/D轉(zhuǎn)換芯片；脈沖用單片機(jī)的定時(shí)器產(chǎn)生；顯示采用數(shù)碼管；存儲(chǔ)采用單片機(jī)內(nèi)部的特殊存儲(chǔ)單元。這種方法側(cè)重于軟件設(shè)計(jì)，當(dāng)脈沖太快時(shí)，定時(shí)器中斷就會(huì)和細(xì)分程序產(chǎn)生沖突，造成程序的混亂；存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)容易丟失；顯示內(nèi)容比較單一；控制的實(shí)時(shí)性不易保證，調(diào)試也比較煩瑣，可靠性較低；而且效率較低，大部分能量消耗在三極管得發(fā)熱上。

方案2：驅(qū)動(dòng)電路采用東芝公司最新推出的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片TB6560AHQ，它內(nèi)部集成雙全橋MOSFET驅(qū)動(dòng)；最高耐壓40V，單相輸出最大電流3.5A(峰值)；具有整步、1/2、1/8、1/16細(xì)分方式；內(nèi)置溫度保護(hù)芯片，溫度大于150℃時(shí)自動(dòng)斷開(kāi)所有輸出；具有過(guò)流保護(hù)；配合單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)細(xì)分、電流和力矩自動(dòng)控制、過(guò)流和溫度過(guò)高自動(dòng)保護(hù)等功能。掉電存儲(chǔ)電路采用Atmel公司的AT24C04（EEPROM）；顯示電路采用1602液晶顯示模塊；輸入設(shè)備采用4*4矩陣鍵盤。

2.2 方案對(duì)比及確定

用分立元件做的驅(qū)動(dòng)電路比較復(fù)雜，調(diào)試繁瑣，如果設(shè)計(jì)的電路稍有瑕疵，就會(huì)造成故障率急劇上升，效率較低，很大一部分能量浪費(fèi)在驅(qū)動(dòng)電路上，而且很難實(shí)現(xiàn)細(xì)分和正弦波電流驅(qū)動(dòng)。集成芯片驅(qū)動(dòng)方式具有外圍電路簡(jiǎn)單，調(diào)試容易，穩(wěn)定性高，效率高，體積小，功能齊全等優(yōu)點(diǎn)，能做到自動(dòng)細(xì)分和正弦波電流驅(qū)動(dòng)，但是功率一般不能做的很大。

當(dāng)速度增大時(shí)單片機(jī)定時(shí)器中斷較快，因此細(xì)分不能全部用軟件實(shí)現(xiàn)，若使用三極管和A/D轉(zhuǎn)換芯片時(shí)必須大量依靠軟件實(shí)現(xiàn)細(xì)分；圈數(shù)和速度必須牢靠的存儲(chǔ)起來(lái)，方便應(yīng)用，因此必須使用專業(yè)的掉電存儲(chǔ)芯片；使用中必須實(shí)時(shí)顯示速度和圈數(shù)，因此應(yīng)該選用能顯示多個(gè)數(shù)據(jù)的1602液晶顯示模塊；使用中對(duì)穩(wěn)定性和實(shí)用性有很高的要求，使用集成芯片外圍電路簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大，可以把單片機(jī)大量的資源用在其他地方，不僅增加了系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性和實(shí)用性，而且還能增加許多其他功能，使系統(tǒng)的實(shí)用性更強(qiáng)。

表1 力矩控制選擇模式

表2 電流衰減控制

圖1 總體設(shè)計(jì)框圖

所以綜合以上情況考慮，選用方案2來(lái)設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)智能控制器。總體設(shè)計(jì)框圖如圖1。

3.主要模塊設(shè)計(jì)

3.1 驅(qū)動(dòng)模塊

3.1.1 TB6560AHQ簡(jiǎn)介

TB6560AHQ是東芝公司最新推出的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，通過(guò)采用BICD工藝將低電阻與高許可損耗封裝相結(jié)合，使其與其它同類產(chǎn)品相比能夠極大減少熱量的產(chǎn)生，還能支持使用時(shí)鐘輸入控制的無(wú)微控制器應(yīng)用環(huán)境下的微步驅(qū)動(dòng)。自動(dòng)產(chǎn)生純正的正弦波控制電流，與其它高集成度步進(jìn)電機(jī)控制芯片相比，在相同高轉(zhuǎn)速下力矩不但不會(huì)下降，反而有所增加；支持各種步進(jìn)電機(jī)選型。

圖2 TB6560AHQ驅(qū)動(dòng)電路

圖3 細(xì)分函數(shù)流程圖

TB6560AHQ的主要特點(diǎn)有：

●內(nèi)部集成雙全橋MOSFET驅(qū)動(dòng)；

●最高耐壓40V，單相輸出最大電流3.5A(峰值)；

●具有整步、1/2、1/8、1/16細(xì)分方式；

●內(nèi)置溫度保護(hù)芯片，溫度大于150℃時(shí)自動(dòng)斷開(kāi)所有輸出；

●具有過(guò)流保護(hù)。

3.1.2 硬件電路的設(shè)計(jì)及驅(qū)動(dòng)原理

驅(qū)動(dòng)芯片硬件電路如圖2。

圖4 掉電存儲(chǔ)電路

圖5 液晶顯示電路

圖6 矩陣鍵盤

工作原理如下：M1（22）和M2（23）引腳通過(guò)單片機(jī)的程序控制細(xì)分，共有2、8、16三種細(xì)分模式，CW/CCW(21)引腳控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，當(dāng)需要正轉(zhuǎn)時(shí)單片機(jī)P1.2輸出高電平，需要反轉(zhuǎn)時(shí)輸出低電平；PROTECT（19）引腳是芯片的保護(hù)輸出端，當(dāng)芯片正常工作時(shí)由于上拉電阻的作用，單片機(jī)P1.3口采集到高電平，當(dāng)芯片過(guò)熱保護(hù)時(shí)，把單片機(jī)P1.3口拉低，此時(shí)可令程序斷開(kāi)所有輸出，從而保護(hù)芯片；MO（17）引腳是芯片初始化引腳，芯片初始化結(jié)束后會(huì)輸出低電平，通過(guò)這個(gè)引腳單片機(jī)可以查詢芯片初始化是否結(jié)束。

TQ2(1)和TQ1(2)控制驅(qū)動(dòng)芯片的輸出電流，通過(guò)這兩個(gè)端的選擇可以選擇不同的工作電流，具體選擇模式如表1。可以通過(guò)J1和J2跳線選擇最大電流的100%、75%、50%和25%。改變電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流也就改變了電機(jī)力矩的大小。

DCY2（24）和DCY1（25）是電流衰減模式控制端，通過(guò)這兩個(gè)端的選擇可以選擇不同的衰減模式，具體模式如表2。可以通過(guò)J3和J4跳線選擇0、25%、50%和100%四種衰減模式。

圖7 主程序流程圖

圖8 加速曲線流程圖

由于電機(jī)本身狀況、供電電源狀況及脈沖頻率等其他因素的影響，步進(jìn)電機(jī)可能會(huì)產(chǎn)生高頻噪聲，通過(guò)選擇不同的電流衰減模式可以很好的降低甚至消除這種噪聲。

OSC(7)引腳是斬波頻率控制端，所接電容的大小可以控制斬波頻率的大小。當(dāng)所驅(qū)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)固定后，電容值也隨之確定。

當(dāng)單片機(jī)上電后，在初始化程序中對(duì)芯片進(jìn)行復(fù)位(把RESET(5)拉低，然后再置高電平)，當(dāng)檢測(cè)到M0(17)出現(xiàn)低電平時(shí)，表示芯片已經(jīng)初始化。然后根據(jù)按鍵輸入或者24C04存儲(chǔ)的信息輸出脈沖，芯片在脈沖的作用下產(chǎn)生正弦波驅(qū)動(dòng)電流，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。在芯片運(yùn)行期間，保持ENABLE(4)引腳為高電平；當(dāng)按下停止鍵或者PROTECT（19）引腳出現(xiàn)低電平時(shí)，保持ENABLE(4)引腳為低電平，斷開(kāi)所有輸出。

3.1.3 軟件程序流程

驅(qū)動(dòng)芯片的控制程序采用C語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，便于主程序的調(diào)用，程序流程如下：

⑴初始化TB6560AHQ；

⑵根據(jù)速度的大小定義芯片細(xì)分管腳；

⑶發(fā)送脈沖和正反轉(zhuǎn)信號(hào)；

⑷監(jiān)控芯片保護(hù)端，當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)自動(dòng)斷開(kāi)所有輸出。

驅(qū)動(dòng)芯片的細(xì)分程序流程圖如圖3所示。

驅(qū)動(dòng)芯片TB6560AHQ自帶2、8、16三種細(xì)分模式，單片機(jī)通過(guò)M1（22）和M2（23）兩個(gè)引腳可以實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)分的控制。在程序設(shè)計(jì)中定義了一個(gè)細(xì)分標(biāo)志位t2，當(dāng)執(zhí)行完上述程序后t2會(huì)自動(dòng)的被覆上細(xì)分值，在圈數(shù)程序處理單元，把t2自動(dòng)的乘上，因此就能實(shí)現(xiàn)在細(xì)分情況下，速度和圈數(shù)的準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)。

3.2 掉電存儲(chǔ)模塊

3.2.1 硬件電路設(shè)計(jì)

掉電存儲(chǔ)模塊采用ATMEL公司生產(chǎn)的AT24C04芯片，它的容量是512字節(jié)×8位，既4k位，對(duì)于本系統(tǒng)來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠了。電路的連接如圖4所示。

電路中的SDA接單片機(jī)的P3.0口，SCL接單片機(jī)的P3.1口，由單片機(jī)模擬I2C的工作與存儲(chǔ)芯片進(jìn)行通信；上拉電阻如4圖所示，選用5.1k的普通電阻。

3.2.2 軟件程序設(shè)計(jì)

3.3 顯示模塊

3.3.1 硬件電路的選擇與設(shè)計(jì)

顯示電路使用RT1602C顯示模塊，其接線圖如圖5。

3.3.2 顯示設(shè)置

本設(shè)計(jì)中，0—04h顯示"MODE"；06h—0Bh顯示"SPEED:"；0Ch—0Eh顯示三位速度值；然后第二行和第一行對(duì)應(yīng)顯示模式、圈數(shù)。

設(shè)計(jì)中采用P2口作為數(shù)據(jù)口；采用P3.5、P3.6、P3.7三個(gè)接口作為控制接口，通過(guò)設(shè)置電平高低控制1602的工作狀態(tài)。

3.4 單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊

3.4.1 硬件電路中晶振選擇

單片機(jī)的外圍電路選擇：因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的速度靠定時(shí)器的定時(shí)中斷產(chǎn)生，因此中斷頻率要求高一些，所以晶振選用24MHZ。電容選用30PF的瓷片電容。

3.4.2 定時(shí)器初值計(jì)算

根據(jù)所用步進(jìn)電機(jī)(三洋公司的2-4相兩用混和式步進(jìn)電機(jī))的資料進(jìn)行分析和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)得出：當(dāng)用四相四拍方式運(yùn)行時(shí)，每個(gè)脈沖周期走過(guò)1.8°，也就是200個(gè)脈沖周期走一圈；當(dāng)用兩相兩拍(本設(shè)計(jì)所選驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)方式)時(shí)，每個(gè)脈沖周期走過(guò)0.9°，也就是400個(gè)脈沖周期走一圈。當(dāng)使用細(xì)分驅(qū)動(dòng)時(shí)，脈沖數(shù)還要乘上細(xì)分?jǐn)?shù)。

因此可以得出公式如下：

式中：S—速度，單位：圈數(shù)/分；M—定時(shí)器每分鐘產(chǎn)生的脈沖數(shù)；N—細(xì)分?jǐn)?shù)，有2、8、16三種。

脈沖的周期：

式中：P—脈沖的周期，單位：毫秒；定時(shí)器定時(shí)時(shí)間：T=P/2。

根據(jù)公式(1)和公式(2)可以得出：

根據(jù)定時(shí)器計(jì)算公式：

式中：T0—定時(shí)器初值；振蕩周期—1/24MHZ。

根據(jù)公式(3)和公式(4)可以得出：

當(dāng)S=100轉(zhuǎn)/分，T=2.5ms；當(dāng)S=200轉(zhuǎn)/分，T=1.5ms。

根據(jù)定時(shí)器計(jì)算軟件，根據(jù)T可以得出對(duì)應(yīng)的定時(shí)器T0初值。因此把T0初值和S帶入公式(4)，并經(jīng)過(guò)修正，可以得出：

這樣就可以根據(jù)速度自動(dòng)求出定時(shí)器初值：

3.4.3 圈數(shù)計(jì)算

由3.4.2的介紹可以得出每400個(gè)脈沖周期走一圈。當(dāng)使用細(xì)分驅(qū)動(dòng)時(shí)，脈沖數(shù)還要乘上細(xì)分?jǐn)?shù)。可以在程序中設(shè)置一個(gè)標(biāo)志位，標(biāo)志位初值為0，每產(chǎn)生一個(gè)定時(shí)器中斷，標(biāo)志位就自動(dòng)加1，當(dāng)標(biāo)志位的值和400*N(N：細(xì)分?jǐn)?shù))的值相等時(shí)，就表示走過(guò)了一圈，此時(shí)圈數(shù)自動(dòng)減1或者加1，標(biāo)志位自動(dòng)清零。

3.5 按鍵模塊

使用4*4矩陣鍵盤作為輸入設(shè)備，[4]硬件電路如圖6，可以很方便的輸入各種數(shù)據(jù)和執(zhí)行各種操作，方便用戶使用。

其中數(shù)字鍵10個(gè)，用來(lái)輸入圈數(shù)和速度值、模式選擇鍵1個(gè)，用來(lái)選擇模式(共有2種模式：模式1和模式2。模式1能進(jìn)行存儲(chǔ)；模式2不能存儲(chǔ))、正轉(zhuǎn)鍵1個(gè)，按下后電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)鍵1個(gè)，按下后電機(jī)反轉(zhuǎn)、停止鍵1個(gè)，按下電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)、確定鍵1個(gè)，用來(lái)把輸入的圈數(shù)和速度值寫進(jìn)程序的相應(yīng)位置、調(diào)整鍵1個(gè)，按下后進(jìn)行速度和圈數(shù)的設(shè)定。

由于按鍵較多且各自都具有自己獨(dú)立的功能，在聯(lián)合調(diào)試時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)按鍵混亂的現(xiàn)象，因此解決的辦法是在程序中增加按鍵判斷標(biāo)志位，當(dāng)進(jìn)行設(shè)置速度、圈數(shù)時(shí)用對(duì)應(yīng)標(biāo)志位屏蔽正、反轉(zhuǎn)按鍵，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行時(shí)用標(biāo)志位屏蔽設(shè)置按鍵的操作。

4.主程序設(shè)計(jì)

主程序模塊中包含了系統(tǒng)初始化、速度和圈數(shù)采集、定時(shí)器初值計(jì)算、按鍵的判斷、驅(qū)動(dòng)芯片控制、以及各個(gè)模塊的調(diào)用等。其中定時(shí)器用的是單片機(jī)16位的定時(shí)器3。主程序流程圖如圖7所示。

5.聯(lián)合調(diào)試

5.1 細(xì)分的實(shí)現(xiàn)

步進(jìn)電機(jī)細(xì)分技術(shù)是步進(jìn)電機(jī)控制器的重要性能指標(biāo)，細(xì)分可以有效降低步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的震動(dòng)和噪音，特別是低速狀態(tài)下。

但是，當(dāng)電機(jī)需要高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，過(guò)多的細(xì)分會(huì)限制速度的提高，而且，在電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候細(xì)分的效果已經(jīng)不太明顯，因此，什么狀態(tài)下細(xì)分、細(xì)分?jǐn)?shù)的多少是細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)。本設(shè)計(jì)通過(guò)軟、硬件聯(lián)合實(shí)現(xiàn)細(xì)分驅(qū)設(shè)置細(xì)分?jǐn)?shù)。因此可以達(dá)到很好的驅(qū)動(dòng)效果。以八細(xì)分為例，通過(guò)細(xì)分可以很明顯觀察到細(xì)分后電流變化的效果，本來(lái)每個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的是一個(gè)方波的輸出，現(xiàn)在經(jīng)過(guò)8細(xì)分后每個(gè)脈沖只能達(dá)到原來(lái)的1/8，這樣電機(jī)的步進(jìn)角就變?yōu)樵瓉?lái)的1/8，而且根據(jù)速度的大小程序會(huì)自動(dòng)的精度就提高為原來(lái)的8倍。這樣就很好的解決了電機(jī)在低速時(shí)的震動(dòng)和精度問(wèn)題。本設(shè)計(jì)采用軟硬件聯(lián)合實(shí)現(xiàn)細(xì)分實(shí)現(xiàn)容易、可靠性高，具有很好的應(yīng)用價(jià)值。

5.2 正弦波驅(qū)動(dòng)電流的實(shí)現(xiàn)

傳統(tǒng)的控制器由于種種原因大部分采用方波驅(qū)動(dòng)，方波驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)容易。但是噪音和振動(dòng)很大，而且不可能使轉(zhuǎn)速做的很高，輸出力矩也較小。正弦波驅(qū)動(dòng)可以顯著提高步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行性能，可以增加電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，可以提高空載轉(zhuǎn)速，可以降低電機(jī)運(yùn)行時(shí)的震動(dòng)和噪音，因此是新型控制器的首選方案。

5.3 加速曲線的設(shè)計(jì)

步進(jìn)電機(jī)在啟動(dòng)的時(shí)候很重要的一個(gè)性能指標(biāo)就是空載啟動(dòng)頻率，在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，特別是需要高速運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合，直接啟動(dòng)頻率更是決定了步進(jìn)電機(jī)控制器的應(yīng)用領(lǐng)域。提高電機(jī)啟動(dòng)頻率的方法基本上有兩種：使用更好電流驅(qū)動(dòng)波形和做一個(gè)加速曲線。本設(shè)計(jì)所用的電機(jī)在使用方波電流驅(qū)動(dòng)和沒(méi)有加速曲線的情況下直接啟動(dòng)的速度最高為200轉(zhuǎn)/分。本設(shè)計(jì)采用TB6560AQH驅(qū)動(dòng)芯片，它內(nèi)部自帶正弦波電流驅(qū)動(dòng)波形，能很好的提高步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)頻率，但是經(jīng)過(guò)多次的實(shí)驗(yàn)得出也只能提高到300轉(zhuǎn)/分左右，還是差強(qiáng)人意。

最終使用階躍式加速，速度一階一階遞進(jìn)式加速，這種方法易于實(shí)現(xiàn)，占用單片機(jī)資源較少，但是用這種方法時(shí)如果階躍得速度過(guò)大，電機(jī)會(huì)出現(xiàn)震動(dòng)和噪聲。

但是為了不使電機(jī)出現(xiàn)震動(dòng)和噪音，本設(shè)計(jì)在單片機(jī)資源允許的前提下使速度階躍盡可能的小。具體的做法是：?jiǎn)纹瑱C(jī)上電工作后首先對(duì)速度進(jìn)行比較，以200轉(zhuǎn)/分為基準(zhǔn)，如果速度小于200轉(zhuǎn)/分則完全可以直接啟動(dòng)，不需要加速曲線；當(dāng)速度高于200轉(zhuǎn)/分時(shí)，首先把速度差求出來(lái)，讓定時(shí)器首先以200轉(zhuǎn)/分的速度產(chǎn)生脈沖，在定時(shí)器中斷函數(shù)中根據(jù)速度差把速速逐漸提高，直到速度差為零。具體的流程圖如圖8。

5.4 本設(shè)計(jì)達(dá)到的主要性能指標(biāo)

⑴運(yùn)行速度精度：可以使速度精度達(dá)到96%以上(速度精度=實(shí)際速度/設(shè)定速度*100%)。

⑵最大空載起動(dòng)頻率：可達(dá)到的最大空載啟動(dòng)頻率為1.5KHZ。

⑶最大空載的運(yùn)行頻率：最大空載運(yùn)行頻率3KHZ。

⑷運(yùn)行矩頻特性：本設(shè)計(jì)由于沒(méi)有專業(yè)的轉(zhuǎn)矩測(cè)試儀器，因此無(wú)法給出準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值，轉(zhuǎn)矩變化時(shí)的頻率為800HZ。

6.結(jié)論

步進(jìn)電機(jī)是一種通過(guò)電脈沖信號(hào)控制相繞組電流實(shí)現(xiàn)定角轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)電元件，與其他類型電機(jī)相比具有易于開(kāi)環(huán)精確控制、無(wú)積累誤差等優(yōu)點(diǎn)，在眾多領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)研究步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的科研單位和公司很多，但是功能大多單一化，很多都是只能驅(qū)動(dòng)固定用途的步進(jìn)電機(jī)，且多不帶細(xì)分，價(jià)格較貴。很難滿足社會(huì)生活中需要靈活運(yùn)用、低成本且功能要求較全的場(chǎng)合。

本設(shè)計(jì)是根據(jù)現(xiàn)實(shí)生活中常用的步進(jìn)電機(jī)和常用功能設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)器，設(shè)計(jì)的主要目的是解決步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器功能單一和生產(chǎn)成本的問(wèn)題。

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喬鳳杰（1986—），男，河南安陽(yáng)人，現(xiàn)就讀與中國(guó)礦業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院。