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步进电机控制器
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步进电机跟踪伺服系统的设计
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2012-5-7 9:38:46
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步进电机是纯粹的数字控制电机。它将电脉冲信号转变成角位移,即给一个脉冲信号,步进电机就转动一步。在额定功率范围内,电机的转速只取决于脉冲的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,因此非常适合于数字化控制,尤其是与数字设备配套使用时,体现了更大的优越性。现代单片机具有充足的I/O口、多路PWM通道和丰富的外部接口,使其特别适用于电机的控制。

    本文以ARM单片机作为控制核心,以步进电机作为驱动元件,设计了一种基于ARM的步进电机伺服系统。该伺服系统用于近程无人机测控系统中,伺服系统驱动定向天线转动,完成天线对目标无人机的实时跟踪,保证测控链路的顺畅建立。

    1 步进电机及其驱动控制技术

    步进电机是根据组合电磁铁理论设计的,电动机的设计是以精确的定位作为主要目标,堵转转矩大、定位精度高。步进电机可分为反应式、永磁式和混合式三种,混合式步进电机综合了反应式和永磁式两者的优点,因此被广泛使用。

    步进电机的工作原理使之非常适合于单片机的控制。虽然步进电机是一种数字控制元件,易于与数字电路接口。但是,一般数字电路的信号能量不足以驱动步进电机。因此,必须有一个与之匹配的驱动电路来驱动步进电机。对步进电机的驱动电路有如下要求:

    (1)能够提供快速上升和快速下降的电流,使电流波形尽量接近矩形;
    (2)具有供截至期间释放电流的回路,以降低相绕组两端的反电势,加快电流衰减;
    (3)功耗低,效率高。

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