770-90-00 RELIANCE 驱动器

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   步进电机是一种运用广泛的操控电机，其特征是不使用方位反应回路就能进行速度操控及定位操控，即所谓的电机开环操控。相对于伺服电机，步进电机有着本钱低价，操控简略等长处，尤其是两相混合式步进电机，在工业运动操控体系中有着广泛的使用。可是，传统的驱动办法，比方单电压驱动、凹凸电压驱动、斩波恒流驱动等等，尽管现已使用十分老练，可是只限于低速运转，而且细分度一般约束在1/2步距，无法很好低频振动，以及定位精度差等缺陷。细分驱动的出现很好地弥补了这一缺陷。

　　常见的细分操控器一般由MCU、逻辑驱动芯片以及功率驱动模块组成，这样的驱动器尽管能满意多细分驱动，但因为细分数量和作用会受到逻辑驱动芯片的影响，而且无法调整细分数和限流值、然后形成体系调试困难、矩频特性差等缺陷。

　　本文使用ST公司的32位，加上MOSFET驱动模块及电流传感模块，省去了逻辑驱动芯片。电机电流选用单片机内部AD采样，操控逻辑算法直接由单片机软件完成，MOSFET依照外部输入的脉冲速度及内部的时序来运转，然后大大简化了使用电路，提高了电路的通用性和驱动功用。

　　1 意法半导体STM32F103RB单片机简述

　　STM32F103RB选用ARM公司的Cortex-M3内核，具有运转速度高、处理能力强、外设接口丰厚等特色。因为其低价的价格和很强的操控、运算功用，被广泛运用于电机操控。其详细功用指标如下：1)作业频率：;作业温度规模：-40～+85℃;宽电压供电：2.0～3.6 V;2)128 k字节的闪存存储器和16 k的SRAM;3)12位16通道AD转换器具有双采样和坚持功用，)3个16位通用定时器，每个定时器有多达4个通道，用于输入捕获/输出比较/PWM或脉冲输出;1个16位带操控盒紧急刹车，用于电机操控的PWM操控定时器。

　　2 细分驱动原理

　　一般两相步进电机驱动分为单极型和双极性驱动两种，单极型驱动适用于6线制电机，这样的驱动办法等于将两相电机转变为四相电机，从表面上看步距角残缺减小了，实则是以献身电机的拖动转矩换来的，这样电机的带负载能力就会大大下降。而双极型驱动则针对两相四线(或许八线制)电机，一般机械步距角为50齿1.8°(也可为100齿0.9°价格较贵)，故细分驱动技能是经过对步进电机的相电流进行阶梯化操控，使电机的以更小的单位步距角运转，然后减小步长和低频振动。

　　细分驱动的思想是把本来简略的对转子电流的通断进程改动为逐渐的改动各相绕组的电流巨细和方向，使电机内部的空间组成磁场逐渐改动，这样就能把本来的一个步距角的通电办法改动成为跟从电流的阶梯波，变成多步。详细的计算办法如下：

　　转矩T在一般情况下可表示为：

　　T=KT·(-Iasinθ+Ibcosθ) (1)

　　式子中KT在抱负状态下的份额常数，θ为转子的电视点方位。

　　如果两相步进电机的矩角特性是正弦波，则给绕组通入如下电流：

　　Ia=Im·cosβ

　　Ib=Im·sinβ (2)

　　β为电机希望定位的电视点。

　　将式(2)代入式(1)，则

　　T=KT·Im·sin(β-θ) (3)

　　然后可见，两相混合式步进电机的细分就是操控两相绕组中的电流巨细。抱负状态下，电机内部的磁场为圆形空间旋转磁场，使步进电机依照沟通同步电机的办法旋转。而AB相的抱负电流为正弦波，而一般情况下经过阶梯波来模仿正弦波，然后到达恒转矩幅值的操控作用。而转矩的巨细由组成磁场的矢量来决议，即相邻两个组成磁场的夹角为细分步距角。

　　每当β改变一度，则步进电机走过1/360的电视点，例如一般的8细分操控，则β的步长为π/16。所以为了完成对两相混合式步进电机的恒转矩细分操控，就需要在电机的两相绕组中通以按正弦规则改变并互差90°相位的的两相电流，阶梯越细微，越接近于正弦波，步距角也越小，细分作用越好。

　　3 体系硬件规划

　　根据STM32F103RB驱动体系的硬件部分由信号输入端、电源输入端、电源模块、MOSFET驱动模块、H桥模块和采样扩大模块组成。总体硬件图如图3所示。

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