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一、作品簡介

步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制電機(jī)，是現(xiàn)代數(shù)字程序控制系統(tǒng)中的主要執(zhí)行元件，應(yīng)用極為廣泛。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為"步距角"，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。

步進(jìn)電機(jī)是一種感應(yīng)電機(jī)，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時供電的，多相時序控制電流，用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電，步進(jìn)電機(jī)才能正常工作，驅(qū)動器就是為步進(jìn)電機(jī)分時供電的，多相時序控制器。

雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能像普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。

二、作品亮點(diǎn)

此次作品主要采用TB67S109A電機(jī)驅(qū)動器。TB67S109A是一種配備PWM斬波器的兩相雙極步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，內(nèi)置時鐘解碼器。特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：

1. 能夠控制一臺雙極步進(jìn)電機(jī)；

2. 能夠用PWM來控制恒流驅(qū)動；

3. 允許全步、半步、1/4、1/8，1/16、1/32步運(yùn)行；

4. 錯誤檢測（TSD/ISD）信號輸出功能；

5. 內(nèi)置錯誤檢測電路（熱關(guān)斷TSD），過電流關(guān)斷（ISD），以及上電復(fù)位（POR）；

6. 可通過外電阻與電容自定義電機(jī)的斬波頻率。

三、系統(tǒng)設(shè)計

備注：步進(jìn)電機(jī)不能直接接到工頻交流或直流電源上工作，而必須使用專用的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，它由脈沖發(fā)生控制單元、功率驅(qū)動單元、保護(hù)單元等組成。驅(qū)動單元與步進(jìn)電動機(jī)直接耦合，也可理解成步進(jìn)電動機(jī)微機(jī)控制器的功率接口。

四、原理圖

1. TB67S109A驅(qū)動電路

備注：步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，它是把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號轉(zhuǎn)化為步進(jìn)電機(jī)的角位移，或者說：控制系統(tǒng)每發(fā)一個脈沖信號，通過驅(qū)動器就使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個步距角。也就是說步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖信號的頻率成正比。所以控制步進(jìn)脈沖信號的頻率，就可以對電機(jī)精確調(diào)速；控制步進(jìn)脈沖的個數(shù)，就可以對電機(jī)精確定位。

2. 邏輯電路

備注：如上圖所示，這是一個由74HC123D構(gòu)成的雙重可再觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，它的功能是在沒有接收到脈沖信號時候自動將驅(qū)動電流降為一半。而M0、M1、M2的作用是選擇細(xì)分。

3. 電源電路

 

備注：由于單片機(jī)工作在5V，而步進(jìn)電機(jī)的工作電壓為幾十V,所以需要XL1509對電源進(jìn)行穩(wěn)壓至5V，給單片機(jī)供給電壓。

五、材料清單（BOM表）主要物料

六、PCB實(shí)物圖

七、總結(jié)

在此次電子制作中，發(fā)現(xiàn)了一些步進(jìn)電機(jī)需要特別注意的事項(xiàng)，在這里提出來給大家參考參考：

1. 步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用于低速場合---每分鐘轉(zhuǎn)速不超過1000轉(zhuǎn)，（0.9度時6666PPS)，最好在  1000-3000PPS（0.9度）間使用，可通過減速裝置使其在此間工作，此時電機(jī)工作效率高，噪音低；

2. 步進(jìn)電機(jī)最好不使用整步狀態(tài)，整步狀態(tài)時振動大；

3. 電機(jī)在較高速或大慣量負(fù)載時，一般不在工作速度起動，而采用逐漸升頻提速，一是

電機(jī)不失步，二是可以減少噪音同時可以提高停止的定位精度；

4. 應(yīng)遵循先選電機(jī)后選驅(qū)動的原則。

在這里再次感謝立創(chuàng)商城，這是一個不錯的平臺，祝其發(fā)展越來越輝煌！

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