一种步进电机细分驱动器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种步进电机驱动技术领域，具体而言，设及一种基于分立器件 实现的两相步进电机正弦恒流斩波的步进电机细分驱动器。
【背景技术】
[0002] 步进电机作为一种动作执行元件，在一些自动化控制领域，如精密加工、航空航天 自动化技术等领域内，由于对定位精度要求高，导致对步进电机的细分数要求也越来越高， 所W研制出一种高精度低成本的、性价比高的步进电机驱动控制系统具有非常重要的意 义。
[0003] 在正常工作的情况下，步进电机的转速、停止位置只取决于脉冲信号的频率和脉 冲数，基本不受负载变化的影响。当驱动器接收到一个驱动脉冲信号后，步进电机按预先设 定的方向转动一个固定的角度，称为"步距角"。步进电机的运行性能与驱动方式有着紧密 的联系，通过改变驱动方式可W克服步进电机的缺点。经实验发现，细分驱动方式不仅可W 减小步进电机的步距角，而且可W减少或消除低频振动，使电机运行更加平稳均匀。然而步 进电机的驱动器往往由集成巧片组成，如采用步进电机驱动巧片3955对其进行控制，虽然 可W很好地发挥其电路布线简单的优势，但是缺乏灵活性，使步进电机驱动电路的设计和 应用受到一定的限制。还有些驱动器利用高性能的微机、高精度的DA巧片等来实现驱动控 审IJ，虽然性能好，但成本高，性价比低。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型的目的在于提供一种步进电机细分驱动器，基于分立器件构成正弦恒 流斩波细分驱动器，实现了步进电机恒转矩、无振动和无噪声的驱动控制，具有细分数高， 细分选择范围广，电机输出电流大优点；而且电机转速可根据输入脉冲频率来调整，使用控 制可靠灵活，适用性好，性价比高，具有较强的实用特点。
[0005] 为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：
[0006] 一种步进电机细分驱动器，主要包括主控制器、双路16位DA转换器、步进电机驱 动电路及电流采样电路，步进电机驱动电路包括斩波电路和桥式电路；其中，双路16位DA 转换器的输入端均与主控制器的输出端连接，在主控制器的控制下输出参考电压；双路16 位DA转换器的输出端均连接至斩波电路的输入端，斩波电路的输出端连接至桥式电路的 输入端，桥式电路的输出端连接步进电机；主控制器的输出端与斩波电路的输入端相连接， W控制桥式电路的桥臂的导通方向；电流采样电路连接于斩波电路的输入端与桥式电路的 输出端之间，W对采样的步机电机相电流进行滤波。
[0007] 优选地，所述双路16位DA转换器的每一个由两个具有8位DA转换功能的数字电 位器W及一个运算放大器，通过组成加法器运算放大电路而构成。
[0008] 优选地，所述电流采样电路包括两个相电流采样电路和两个低通滤波电路，相电 流采样电路的输入端与桥式电路的相电流输出端相连接，相电流采样电路的输出端与低通 滤波器的输入端相连，低通滤波器的输出端与斩波电路的输入端相连接。
[0009] 优选地，所述主控制器为51单片机。
[0010] 优选地，所述斩波电路为内部自带两个比较器的L650抓巧片。
[0011] 优选地，所述桥式电路为H桥L298N巧片。
[0012] 优选地，所述电流采样电路为RC-阶有源低通滤波器。
[0013] 优选地，步进电机细分驱动器还包括按键，该按键与主控制器连接，对驱动器的细 分数、步进电机的绕组输出电流的大小和正反转进行选择，W及改变步进电机的转速。
[0014] 采用上述方案后，本实用新型相对于现有技术的有益效果在于；本新型步进电机 细分驱动器是基于分立器件来实现两相步进电机正弦恒流斩波细分驱动作用。细分驱动器 工作时，根据设计要求，电机绕组相电流控制环节采用恒流斩波电路，绕组电流跟踪输入的 正弦波参考信号变化，则输入的正弦波参考信号为双极性信号，本新型采样简化设计，即采 用单极性正弦波绝对值信号作为参考电压，通过改变桥式电路的桥臂导通方向，来改变电 机绕组相电流的极性，从而达到相电流的双极性控制。
[0015] 通过对整个系统测试其结果证明本新型设计方案可靠可行，如果使用处理速度更 高的微机，则可W提高电机的运转速度。由于系统设计简单，成本低，可靠性好，实用灵活， 驱动能力强，满足两相小功率步进电机的高细分控制，同时也说明了采用分立器件的细分 驱动具有很高的实用性，而且系统自带电路保护，可W使整个驱动器的可靠性提高，具有很 高的推广价值，可W满足日常工作的要求。
【附图说明】
[0016] 图1为步进电机的4细分驱动时磁场合成矢量图；
[0017] 图2为根据本实用新型的系统设计框图；
[001引图3为16位DA数模转换器的电路原理图；
[0019] 图4为16位DA数模转换器输出参考电压图；
[0020] 图5为步进驱动电路原理图；
[0021] 图6为RC低通滤波器的电路原理图；
[0022] 图7为滤波前后的采样波形图；
[002引图8为采样电压与DA输出参考电压的测试波形图拟及[0024] 图9为两相绕组电流采样示波器所示界面。
[00幼标号说明
[002引主控制器1 16位DA转换器2
[0027] 步进电机驱动电路3 斩波电路31
[002引桥式电路32 电流采样电路4
[002引 按键5 步进电机M
【具体实施方式】
[0030] 下面结合【具体实施方式】对本案作进一步详细的说明。
[0031] 在对本新型步进电机细分驱动器的结构设计详细说明前，先阐述关于两相步进电 机设计中细分驱动的技术原理。两相步进电机驱动设计中，由于步进电机的生产工艺和其 他原因，使得每相电流可能出现非正弦变换，因此整个系统采用通过主控制器控制DA变换 器输出正弦参考电压，与通过电机的采样相电流值进行比较，进行斩波驱动。对两相绕组的 步进电机，采用电流正弦变换恒流斩波驱动设计，ig为流过A相电流，ib为流过B相电流， i。为i。与ib的合成电流。
[003引ia=Imsin(j白）（1)
[003引ib= Imco