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  • 双电机驱动原理图.pdf

    2019-06-21 09:29:07
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    2016-05-26 19:11:21
    7960双电机驱动模块原理
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    一、L298N

    L298N
    单片机无法直接驱动步进电机,需要L298N进行驱动。L298N的最大功耗为20W,驱动部分端子供电范围+5~+30V,控制信号输入电压范围5V/0V,驱动部分峰值电流2A。

    二、两相四线制步进电机

    1. 技术指标
    (1)相数:电机内部的线圈组数。
    (2)拍数:完成一个磁场周期性变化所需要脉冲数或导电状态。两相四线电机可以使用单四拍、双四拍和八拍的方式驱动。
    (3)步距角:磁场变化一次电机转过的角度,两相四线电机步距角为0.9°/1.8°。
    2. 工作原理
    电机原理
    如图所示,电机有四条控制信号A+、A-、B+、B-,通过控制这四条引线上的励磁脉冲,就可以控制步进电机的转动。以四拍驱动方式为例,顺时针转动时

    STEP A+ A- B+ B-
    1 1 0 0 0
    2 0 1 0 0
    3 0 0 1 0
    4 0 0 0 1

    **ps:**电动机的旋转方向由脉冲顺序决定,转动速度和脉冲频率有关。

    三、接线方法

    • 控制端:IN1、IN2、IN3、IN4接单片机的四个管脚,用于给出脉冲
    • 输入端:5V输入接板载5V,12V输入外接电源
    • 使能端:ENA、ENB接板载5V,默认使能
    • 输出端:OUT1、OUT2、OUT3、OUT4分别接步进电机的四条线红绿黄蓝。

    四、Proteus仿真

    在Proteus中的接线情况如下图所示:
    Protues接线
    参考程序如下:

    #include<reg52.h>
    sbit enable = P3^0;
    
    void delay(int i)
    {
    	int j;
    	for(;i>0;i--)
    		for(j=114;j>0;j--);
    }
    
    void main()
    {
    	unsigned char step[] = {0x01,0x02,0x04,0x08};	//顺时针转动
    	//unsigned char istep[] = {0x01,0x02,0x04,0x08}; //逆时针转动
    	int i=0;
    	enable=1;
    	while(1)
    	{
    		for(i=0; i<4; i++)
    		{
    			P2 = step[i];
    			delay(200);
    		}
    	}
    }
    

    仿真结果:
    仿真结果

    展开全文
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  • 最近因为接触了L298N模块,发现网络上的教程太多有点乱,就自己总结了一下关于L298N电机驱动模块的一些原理和使用方法。首先,先上一张电路图然后再上一张实体图这块L298N需要的是两个电源接口,一个板内+5V给模块...

    最近因为接触了L298N模块,发现网络上的教程太多有点乱,就自己总结了一下关于L298N电机驱动模块的一些原理和使用方法。

    首先,先上一张电路图

    696a05e655828da795cb3cca73eddb0b.png

    然后再上一张实体图

    5249da2b60a741da7f592e34da943ef6.png

    这块L298N需要的是两个电源接口,一个板内+5V给模块供电,一个则是驱动电源+12V,驱动电源用于驱动电机,驱动部分理论上最高工作范围为46V,但是实际上最好在给定范围使用。

    附上产品参数

    1.驱动芯片:L298N双H桥直流电机驱动芯片

    2.驱动部分端子供电范围Vs:+5V~+35V ; 如需要板内取电,则供电范围Vs:+7V~+35V

    3.驱动部分峰值电流Io:2A

    4.逻辑部分端子供电范围Vss:+5V~+7V(可板内取电+5V)

    5.逻辑部分工作电流范围:0~36mA

    6.控制信号输入电压范围:

    低电平:-0.3V≤Vin≤1.5V

    高电平:2.3V≤Vin≤Vss

    7.使能信号输入电压范围:

    低电平:-0.3≤Vin≤1.5V(控制信号无效)

    高电平:2.3V≤Vin≤Vss(控制信号有效)

    8.最大功耗:20W(温度T=75℃时)

    逻辑通道IN1,IN2接收信号,控制out1和out2;IN3,IN4控制out3,out4。利用电位差(即不同的电位)可以使得直流电机实现正反转。

    9437d7630eb89760230d86d23277318a.png

    ENA,ENB为使能端,即PWM口,可以从中输入PWM信号,这样可以起到控速作用,但是电机转动方向还是得靠IN口控制。

    展开全文
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  • 步进电机原理驱动

    千次阅读 多人点赞 2019-07-06 10:25:47
    文章目录步进电机是什么原理定子定子的种类转子及其种类工作方式单拍方式拍方式单双拍方式通电方式驱动器 步进电机是什么 什么是步进电机? 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电机,又称为...

    这里把步进电机的资料做个整合

    步进电机是什么

    什么是步进电机?
    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电机,又称为脉冲电机。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时,它就可以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”。
    在这里插入图片描述

    原理

    下面是原理
    步进电机是通过脉冲信号来进行控制,每输入一个脉冲信号,步进电机前进一步。步进电机旋转的步距角,是在电机结构的基础上等比例控制产生的,如果控制电路的细分控制不变,那么步进旋转的步距角在理论上是一个固定的角度。在实际工作中,电机旋转的步距角会有微小的差别,主要是由于电机结构上的固定有误差产生的,而且这种误差不会积累。
    (就是说每一步之间可能有微小差距,但整体转一圈是固定的200步,这个不变,下面会解释)
    在这里插入图片描述

    步进电机的总极数越大,加工精度的要求就会越高。通常工业用混合型步进电机的步距角是1.8度,就是200极。(极等同于步)
    步进电机组成最主要的就是转子定子部分

    定子

    第一个概念,定子,就是由电流控制磁场方向,满足安培右手螺旋定律
    步进电机的电流流过定子产生磁场的过程叫做励磁
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    拿常用的二相四线举例
    在这里插入图片描述
    通常所说的二相步进电机,电机转子的旋转,包含不同磁极的磁场相斥和相吸实现的。如上图所示,A相产生N极磁场吸引转子的S极,B相产生S极磁场吸引转子的N极,使定子产生旋转的动力。如果改变A、B相定子线圈的电流方向,电机会产生另一步的旋转。连续改变A、B相定子线圈的电流方向,电机会产生连续的旋转。
    在这里插入图片描述
    如上图所示,电机的运动是通过改变电流在电机中的流动来实现的,电子转子排斥B相磁极的定子,吸引A相磁极的定子,这就产生了另一个步进操作。

    定子的种类

    在这里插入图片描述
    步进电机按照定子上绕组来分类,共有二相、三相五相等系列。目前最受欢迎的是两相混合式步进电机,约占97%以上的市场份额,其原因是性价比高,配上细分驱动器后效果良好。

    该种电机的基本步距角为1.8度/步,配上半步驱动器后,步距角减少为0.9度,配上细分驱动器后。其步距角可细分达256倍(0.007度/微步)。由于摩檫力和制造精度等原因,实际控制精度略低。同一步进电机可配不同细分的驱动器以改变精度的效果。(细分驱动器后面介绍)

    转子及其种类

    转子被定子环绕在中间受定子磁场变化产生转动

    在这里插入图片描述
    按照转子分类,有三种主要类型:反应式(VR型)、永磁式(PM型)、混合式(HB型)。

    反应式
    定子上有绕组,绕组由软磁材料组成。其结构简单、成本低、步距角小,可达1.2度,但动态性能差,效率低、发热大,可靠性难以保证。

    永磁式
    永磁式步进电机的转子用永磁材料制成,转子的极数与定子的极数相同。其特点是动态性能好、输出力矩大,但这种电机度差,步距角大(一般为7.5度或15度)。(很好理解,如果磁性太强,再排斥和吸引的时候力也就更大)

    混合式
    混合式步进电机综合了反应式和永磁式的优点,其定子上有很多相绕组,转子上采用永磁材料,转子和定子均有多个小齿以提高步距精度。其特点是输出力矩大、动态性能好、步距角小,但结构复杂、成本相对较高。
    说到这里
    肯定有一个疑问,就是上面带转子齿是怎么实现转动的

    在这里插入图片描述
    给定子绕组通电时,转子齿偏离定子齿一个角度。
    由于励磁磁通力沿磁阻最小路径通过,因此对转子产生电磁吸力,迫使转子齿转动,
    当转子转到与定子齿对齐位置时,因转子只受径向力而无切线力,故转矩为零,转子被锁定在这个位置上。由此可见:错齿是助使步进电机旋转的根本原因!!!

    找到一个步进电机的拆解图
    在这里插入图片描述

    工作方式

    接下来了解几个概念
    “相”-绕组个数
    “齿距角” -转子相邻两齿的夹角
    “拍”-绕组通电状态。如:三拍表示一个周期共有3种通电状态,六拍表示一个周期有6种通电状态,每个周期步进电机转动一个齿距角
    “步距角”- 转子每拍转动的角度
    步距角θ=360/(NZ)
    N:步进电机的拍数 Z:转子的齿数。
    (注意:齿距角步距角不一样)

    结论步距角反映出步进电机的精度,步距角越小,该步进电机能够输出的单位位移量越小。步距角与电机本身结构(转子齿数)和工作方式(拍数)有关

    工作方式,这里拿三相步进电机举例

    单拍方式

    在这里插入图片描述
    A相绕组通电,B、C 相不通电。
    由于在磁场作用下,转子总是力图旋转到磁阻最小的位置,故在这种情况下,转子必然转到左图所示位置:1、3齿与A、A′极对齐。
    在这里插入图片描述
    同理,B相通电时,转子会转过30°角,2、4齿和B、B´ 磁极轴线对齐;当C相通电时,转子再转过30°角,1、3齿和C´、C 磁极轴线对齐。

    这种工作方式下,三个绕组依次通电一次为一个循环周期,一个循环周期包括三个工作脉冲,所以称为三相单三拍工作方式。
    按A->B->C->A-> ……的顺序给三相绕组轮流通电,转子便一步一步转动起来。每一拍转过30°(步距角),每个通电循环周期(3拍)转过90°(一个齿距角)。

    双拍方式

    在这里插入图片描述
    按AB->BC->CA的顺序给三相绕组轮流通电。每拍有两相绕组同时通电。
    在这里插入图片描述

    与单三拍方式相似,双三拍驱动时每个通电循环周期也分为三拍。每拍转子转过30° (步距角),一个通电循环周期(3拍)转子转过90°(齿距角)。

    单双拍方式

    在这里插入图片描述
    按A->AB->B->BC->C->CA的顺序给三相绕组轮流通电。这种方式可以获得更精确的控制特性。
    在这里插入图片描述
    A相通电,转子1、3齿与A、A’ 对齐。
    在这里插入图片描述
    A、B相同时通电,A、A’ 磁极拉住1、3齿,B、B’ 磁极拉住2、4齿,转子转过15,到达左图所示位置。
    在这里插入图片描述
    B 相通电,转子2、4齿与B、B´ 对齐,又转过15°。
    在这里插入图片描述
    B、C相同时通电,C’ 、C 磁极拉住1、3齿,B、B’ 磁极拉住2、4齿,转子再转过15°。

    总结
    单拍——实现简单,性能较差
    双拍——转矩较大,带负载能力较强
    单双拍——步距角较小,控制精度较高

    通电方式

    以下以两相四线举例讲通电方式

    单拍控制
    在这里插入图片描述

    在这里插入图片描述
    双拍控制

    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    单双拍控制
    在这里插入图片描述在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    下面讲驱动器部分

    驱动器

    用的是A4988驱动器
    datasheet下载地址
    在这里插入图片描述

    在这里插入图片描述
    datasheet里的图
    技术手册

    主要就是几个引脚:
    DIR:控制正反转,=1:正转,=0:反转;
    STEP:接PWM,每个脉冲转对应一个角度;(频率要小于50khz)
    sleep,reset:通常短接;
    MS1,MS2,MS3:MS1和MS3引脚具有100kΩ的下拉电阻,MS2引脚具有50kΩ的下拉电阻。
    在这里插入图片描述
    控制细分的引脚
    000:全步
    100:二分步
    010:4分步
    110:8分步
    111:16分步

    VDD:接3.3V或者5V;
    VMOT:电机直流供电:8~35V;
    1B 1A 2A 2B:接步进电机 ,通常四相电机红绿为一组,蓝黄为一组,即1A,1B接步进电机的一组线圈,2A,2B接步进电机的一组线圈

    驱动程序

    接好线之后
    step控制速度,dir控制方向
    这里给个简单程序
    51版

    #include<reg52.h>
    
    typedef unsigned char u8;
    typedef unsigned int u16;
    typedef unsigned long u32;
    
    u8 TR0H;
    u8 TR0L;
    bit flag_5s=0;
    
    u32 PeriodCnt = 0;
    u8 HighRH = 0;
    u8 HighRL = 0;
    u8 LowRH = 0;
    u8 LowRL = 0;
    u8 T1RH = 0;
    u8 T1RL = 0;
    
    sbit STEP=P3^2;//step引脚定义
    sbit DIR=P3^3;//Dir引脚定义
    
    void ConfigPWM(u16 fr, u8 dc);//配置PWM,fr频率,dc占空比
    void ConfigTimer1(u8 ms);
    延时程序 11.0592mhz
    /oid delayms(u16 t)
    //{
    //	u16 i,j;
    //	for(i=t;i>0;i--)
    //		for(j=114;j>0;j--);
    //}
    void main()
    {
    	
    	DIR=1;
    	ConfigTimer1(100);
    	ConfigPWM(500,50);//pwn配置
    	EA = 1;//打开总中断
    	
    	while(1)
    	{
    		if(flag_5s==1)
    		{
    			flag_5s=0;
    			if(DIR)
    			{
    				DIR=0;
    			}
    			else
    			{
    				DIR=1;
    			}
    		}
    	}
    	
    	
    
    }
    
    void ConfigTimer1(u8 ms)
    {
    	u32 temp;
    
    	temp=11059200/12;
    	temp=(temp*ms)/1000;
    	temp=65535-temp;
    	TR0H=(u8)(temp>>8);
    	TR0L=(u8)temp;
    	TMOD&=0XF0;
    	TMOD|=0x10;
    	TH1=TR0H;
    	TL1=TR0L;
    	ET1=1;
    	TR1=1;
    
    
    }
    //pwm配置程序
    void ConfigPWM(u16 fr, u8 dc)
    {
        u16 high, low;
    
        PeriodCnt = (11059200/12)/fr;
        high = (PeriodCnt*dc)/100;
        low = PeriodCnt - high;
        high = 65536 - high;
        low = 65536 - low;
        HighRH = (u8)(high>>8);
        HighRL = (u8)high;
        LowRH = (u8)(low>>8);
        LowRL = (u8)low;
    
        TMOD &= 0xF0;
        TMOD |= 0x01;
        TH0 = HighRH;
        TL0 = HighRL;
        ET0 = 1;
        TR0 = 1;
        STEP = 1; 
    }
    
    //pwm中断程序
    void InterruptTimer0() interrupt 1
    {
        if(STEP == 1)
        {
            TH0 = LowRH;
            TL0 = LowRL;
            STEP = 0;
        }
        else
        {
            TH0 = HighRH;
            TL0 = HighRL;
            STEP = 1;
        }
    }
    
    void Timer1()interrupt 3
    {
    	static u8 times=0;
    
    	TH1=TR0H;
    	TL1=TR0L;
    	times++;
    	if(times>200)
    	{
    		times=0;
    		flag_5s=1;
    	}
    }
    
    
    

    效果是5s正转5s反转

    展开全文
  • 基于stm32F0的路步进电机驱动板,包好PCB,原理图,以及必要的元器件库,可直接制板使用。

空空如也

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双电机驱动原理