基于A3972的步進電機驅(qū)動模塊設(shè)計
摘要:本文介紹一種基于A3972的步進電機驅(qū)動模塊的設(shè)計,給出了驅(qū)動模塊的控制接口,內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)及軟件設(shè)計。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/112973.htm關(guān)鍵字:步進電機;驅(qū)動模塊;A3972;PWM;細分
引言
步進電機作為執(zhí)行器件,廣泛用于各種類型的自動控制系統(tǒng)。它是一種將離散的電脈沖信號轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的角位移或線位移的電磁機械裝置。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比,是一種輸出與輸入脈沖對應(yīng)的增量驅(qū)動元件。然而由于其步距角較大,往往滿足不了某些高精密定位、精密加工等方面的要求,因此實現(xiàn)細分驅(qū)動是減小步距角、提高步進分辨率、增加電機運行平穩(wěn)性的一種行之有效的方法。
在實際應(yīng)用中,往往要求電機運轉(zhuǎn)過程中在轉(zhuǎn)速滿足要求的同時,力矩要足夠大,而電機的轉(zhuǎn)速與力矩恰是一對矛盾體,轉(zhuǎn)速相同時電機的起動力矩要小于運行力矩,所以實際應(yīng)用中要根據(jù)電機負載力矩來確定啟動頻率與運行頻率。
本文將給出一種基于A3972驅(qū)動芯片的驅(qū)動模塊設(shè)計,以滿足實際生產(chǎn)中精密定位的需求,并給出一個合理的加速曲線,以解決電機的啟動力矩與轉(zhuǎn)速的矛盾。
A3972控制芯片
A3972是Allegro公司的64細分雙DMOS全橋微步距PWM步進電機驅(qū)動集成電路,CPU可通過時鐘、數(shù)據(jù)、選通3線串口對其進行控制,包括步進電機的方向、速度、步進法(細分)的設(shè)置。控制指令以串行數(shù)據(jù)形式通過兩個字的格式寫入,一個為橋電流數(shù)據(jù)字,一個為控制時間數(shù)據(jù)字。它的工作電壓可達50V,驅(qū)動電流達1.5A,一個A3972即可驅(qū)動一臺二相步進電機。
A3972具有優(yōu)良的特性,芯片內(nèi)部的SPWM電流控制電路可通過串口設(shè)置其工作在整步、半步、1/4步等,最多可至1/64步,每一步的負載電流可以按最大值的1.56%增量進行設(shè)置。其特有的電流慢、快、混合等3種電流衰減模式可以使步進電機工作在不同的負載和轉(zhuǎn)速下,而且都能獲得較理想的電流波形。另外,它易于與單片機接口,控制方式靈活。
A3972的功率驅(qū)動采用DMOS結(jié)構(gòu)及高速SPWM開關(guān)模式,因此功耗極小,基本可不用散熱器,可降低成本(去除散熱器)和體積。
A3972還能提供完善的保護措施,其中包括抑制瞬態(tài)電壓、過熱保護、防止電流直通、欠電壓自鎖等功能。因此,A3972不失為一種高性能的串行控制步進電機微步距驅(qū)動器。
系統(tǒng)硬件設(shè)計
本步進電機驅(qū)動模塊的設(shè)計是應(yīng)用于本研究所研發(fā)的自動收發(fā)卡機的收發(fā)卡機構(gòu)。根據(jù)使用需求,整體系統(tǒng)的硬件設(shè)計,大致可以分為控制部分、驅(qū)動部分、切換部分及電源部分。
如圖1所示,系統(tǒng)主要由控制、驅(qū)動、切換及電源四部分組成。
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