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标题: 基于步进电机的控制系统设计及经典应用案例汇总 [打印本页]

作者: porereading 时间: 2014-9-5 20:37 标题: 基于步进电机的控制系统设计及经典应用案例汇总

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。

本文将为大家介绍步进电机控制系统的设计案例以及步进电机的经典应用集锦。

一种带有限位功能的步进电机控制器
在基于图像处理评价函数的调焦系统中，常用的为爬山搜索法。根据爬山搜索的原理，在开始搜索时，在搜索焦点的过程中，要防止由于图像噪声等干扰造成程序判断错误，导致调焦镜头越出调焦范围边界。为了适应这种控制需求，对通用步进电机控制器进行了改进，使其在具有自动和手动控制功能的同时，引入限位信号反馈控制。电机控制器使用硬件描述语言(HDL)编写，而限位信号则由位置感应电路中的光电开关器件自动反馈。

基于TMS320F28335的微位移步进电机控制系统设计
本系统计划采用DSP控制步进电机推动轻装置移动实现测量装置的精准定位。系统采用的主控制器为DSP28335，被控对象为最小步进角为1.8°的42步进电机，采用DSP输出PWM脉冲波通过电机驱动器摔制电机的运行。系统根据具体控制要求改变对PWM参数的设置，并通过相关的算法对过程参数进行修正以完成系统目的。电机控制系统的控制精度为线位移10μm，能够达到为实验室项目进行支持的目的，亦可广泛应用于电机控制领域。

基于CAN总线汽车组合仪表的设计与研究-步进电机驱动、存储电路设计及外围电路
本系统步进电机VID29系列二相汽车仪表步进电机。 vID29-XX/VID29~xXp仪表步进电机是一种精密的步进电机，内置减速比180/1的齿轮系，主要应用于车辆的仪表指示盘，也可以用于其他仪器仪表装置中，将数字信号直接准确地转为模拟的显示输出，需要两路逻辑脉冲信号驱动。

基于CAN总线的一体化步进电机驱动器的设计与实现
本文设计的基于CAN总线的一体化两相步进电机驱动器，包括CAN收发器L9616、MCU STM32F103C6、光耦隔离、驱动芯片SLA7033M、温度传感器和D/A转换。CAN收发器L9616接收主控核心发送过来的帧数据包后，再把数据包发送给MCU。STM32F103C6是对CAN收发器传送过来的数据包进行解析，MCU控制高精度D/A转换器，使SLA7033M输出电流恒定，另外MCU还对加在芯片SLA7033M上面的散热器进行温度实时监控。

基于步进电机驱动器MC33991的车速表设计
本设计选用微控制器MC68HC908GR16作为主控芯片，采用仪表用步进电机X15.288作为执行器。MC68HC908GR16是飞思卡尔半导体公司生产的8位微控制器，片内具有16 KBFLASH存储器和1 KB RAM存储器。其内部锁相环（ PLL）可以把外部32.768 kHz晶振频率升频至8 MHz内部总线频率。微控制器内部集成了增强的串行通信模块（ ESCI）、8路10位A/D模块、SPI模块、8位键盘模块，拥有2个独立的16位定时器，每个定时器都由1个定时计数器和2个输入输出通道组成。其内部还集成了定时基模块，可以定时把微控制器从STOP模式中唤醒。

用AT89S51和CPLD实现步进电机的控制
本设计是用单片机采集现场信号后计算出步进电机运转所需的控制信息后，再传给CPLD，CPLD把接收到的信息转换成步进电机实际的控制信号(运转方向、运转速度)输出给电机的驱动电路。这样的好处是单片机与CPLD各行其是。单片机可以专注于处理输入信号与输出信息之间的转换等复杂的算法.不必占用过多的CPU资源去直接控制电机，也减小了由此引入干扰的可能性;CPLD只需把单片机传送过来的信息转换成电机的控制信号。

基于步进电机控制技术的汽车辅助照明随动系统设计
本设计是以单片机AT892051芯片为控制核心，控制步进电机带动辅助照明光源，随方向盘的转动而转动。对汽车的前大灯照明起到辅助作用。辅助照明光源采用高亮度LED灯，可以随时安装或取下。安装时只需用光源底部的永久磁铁吸附在驾驶室顶部或汽车的任何部位。用霍尔开关检测汽车的转向、转角的大小以及转弯的速率，将检测信号和倒车信号一起送至单片机的输入接口，由单片机控制步进电机及辅助光源的转动，从而实现随动控制。

基于TMS320F240的步进电机的调焦系统设计
本系统利用步进电机带动摄像机完成变焦，由于步进点机精确地按照步进角转动，并且由DSP进行控制。改进了传统的工程中调焦方式，精度大大提高, 经测试系统运行稳定，由于DSP操作方便，而且采用C语言方式编写，易于日后的代码修改和程序移植。

基于SOPC的步进电机多轴控制器
本文所述的基于SOPC的步进电机多轴控制器应用于半自动生化分析仪的取样针移位系统中，能够实现传统步进电机多轴控制器的所有控制功能，控制器的尺寸小于传统控制器；当控制器的数字电路部分需要修改时，无需更换控制器的实际硬件电路，大大方便了控制器的研究设计工作并节约了相应的开发成本。

基于STC单片机的经济型步进电机控制系统
该系统采用STC12C4052AD单片机，其工作方式、转动速率及转矩数可以通过键盘输入，也可通过普通旋钮或上位机调节。键盘显示模块采用 ZLG7289实现。本系统具有通用性，适当改变输出口各位控制端，便可控制不同相数的步进电机。

DSP和PBL3717A构成的步进电机的控制系统
本文利用DSP或者其它微处理器，选用两片或者更多片PBL3717A和少量的无源元件就可组成一个完事稳定的多相步进电机的驱动系统，可实现整步、半步或微步距控制。这样种方法成本低、容易实现、性能稳定，是步进电机驱动系统的一种较好选择。

基于GAL器件的步进电机控制器的研究与设计
本文涉及的系统由GALl6V8组成的步进电机控制器用于对三相六拍工作制步进电机的自动控制，既可以独立运用于驱动对象，又可以在微机管理下运行，且不占用CPU的时间。用一片GAL便可以实现复杂的时序电路，缩小组成系统的体积。借助计算机辅助设计，大大加快了设计速度，减少了差错，降低了成本，提高了系统的可靠性和稳定性，且可反复修改和编程，灵活性极强。

基于MCU和DSP的步进电机控制技术
本文讨论的电机控制理论可以采用全硬件方案实现，也可以用微控制器或DSP实现。说明了如何用晶体管作为开关来控制双相单极电机。每个晶体管的基极都要通过一个电阻连接到微控制器的一个数字输出上，阻值可以从1到10M欧姆，用于限制流入晶体管基极的电流。每个晶体管的发射极均接地，集电极连到电机绕组的4个抽头。电机的中心抽头均连接到电源电压的正端。

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