步进电机驱动器

  cheney

    近期我在调试步进电机,做一个步进电机的驱动器。这个东西已经有成熟的技术了,自己新做一个,基本原理也不会有什么变化,但是也能学到很多东西,起码对步进电机的了解更加深入了。以下不会有详细的细节,只是介绍一下基本的原理;秀一下学习期间的一些图片(可能打开很慢)。


    第一张图:步进电机控制器的原理图步进电机驱动器原理图

    这是一张我不知道从哪里找来的图,其实大部分步进电机都是类似的电路,俗称H桥电路。MCU控制核心只需要控制四个三极管的通断就可以控制通过电流的大小,其实也是蛮简单的。为了实现闭环控制,通常在电路上串上一个小电阻0.1欧以下,因为电流会很大,然后查看电压,根据电压实现闭环控制。这个电阻可以接在一边的桥上,也可以接在两个桥合在一起接地的地方。我是按照合在一起接地的方式接的。


    第二张图:发脉冲。

    三极管的开关速度要求非常快,同一桥臂的上下管要求不能同时导通,一般用带死区时间的PWM波进行控制。我使用的是30us为周期的PWM波。发了一些脉冲可以看到电阻上的电压变化,也就是电流的变化,占空比为1:1的PWM不能引起明显的变化,加大任意一边都会产生神奇的变化。电流加大电流减小

    图中,黄色为脉冲,绿色为电机电流,蓝色为电阻上的反馈电压。


    第三张图:增减。电流增减

    黄色脉冲,绿色电流,蓝色反馈电压。局部放大:局部放大

    电压的相位和脉冲的相位在电流正负的时候关系不同,依据这个原理可以从反馈电压知道电流的正负,大小也是成比例的。


    第四张图:控制正弦

    把电流调整为正弦波就可以驱动步进电机了,另一个轴跟这个轴相差90度相位,步进电机就开始走动了。上边这张图的PID参数没调好。再补一张图。PID我还有更懒的图片就不贴出来了,可以到**这里**去看,简直是艺术了。