步进电机控制器在智能脚线机上的应用

作者:张明健 刊名:辽宁工程技术大学学报 上传者:郭风顺

【摘要】为了提高生产力需要,采用AT89C51和L298组成的步进电机控制器来驱动齿轮带动机器转动,通过软件节省了L297芯片,实现了对多台步进电机的同时控制,降低成本,提高性能;并配有细分恒流电源,通过程序调整,对电机做到平滑启动、停止和失调角度补偿,保证电机精确运行;用户可以通过键盘和LED显示器任意调节电机的旋转速度、方向和周期,从而得出实现智能脚线机的方法。

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0引言脚线机在火工行业的应用较为普遍,但是目前全国大多数生产厂家用的脚线机均为20世纪70年代生产的机器,靠人力脚踩踏板,利用传送带和齿轮的机械运动使机器转动,将导火线绞合在一起。这种机器已经远远不能适用当今社会的飞速发展,迫切要求提高生产力和以人为本的时代需要省力、快速的机器。经过对行业的调查和电子领域的深入研究,本文设计了利用的步进电机控制器制成智能脚线机。智能脚线机实质上是靠单片机AT89C51输出控制脉冲信号,通过L298放大器直接来驱动步进电机,并配有键盘和LED显示。该设计通过软件节省了L297芯片,既降低成本,又可以按照使用者的旨意设置步进电机转动的圈数,并通过LED显示目前状态。步进电机的角位移与输入脉冲数严格成正比,因此它具有良好的跟随性,便于单片机控制。步进电机与驱动电路组成的开环数控系统,既简单、廉价,又非常可靠。常用方法是由L297和L298组成步进电机控制器,其中L297芯片是一种硬件环分集成芯片,能够产生四相驱动信号,而L298芯片可以接受标准的TTL逻辑电平信号并且驱动电感负载,例如继电器、直流电动机和步进电机等。本设计未采用上述方法,而是直接用AT89C51分配TTL逻辑电平信号给L298芯片组成步进电机智能控制器,节省了中间环节L297芯片,不仅有可靠的工作性能,而且提高了它的应用价值。第3期张明健:步进电机控制器在智能脚线机上的应用4011工作原理步进电机是一种将电脉冲信号转换成直线或角位移的电机,因而它不能直接接到交、直流电源上,而要使用专用的设备步进电机控制驱动器来驱动[1]。本控制器步进电机控制系统如图1。控制脉冲信号脉冲分配器功率放大器步进电机负载图1步进电机控制框图Fig.1blockdiagramofsteppingmotorcontrolL显E示D键盘步进电机负电电路源AT89C51L298载图2步进电机智能控制器框图Fig.2blockdiagramofsteppingmotorintelligentcontroller单片机给出控制脉冲信号,完成步进电机的脉冲分配及转矩、方向控制信号的给定,控制信号经过功率放大器送到步进电机的输入端,驱动步进电机的旋转,带动并控制负载。2硬件组成智能脚线机的步进电机控制器的框图如图2,由AT89C51、L298、键盘及LED显示部分组成。AT89C51是一种低功耗、低电压、高性能的8位单片机,芯片内有一个4KB的Flash可编程、可擦除只读存储器(EPROM)[2]。AT89C51采用了CMOS工艺和ATMEL公司的高密度非易失性存储器(NURAM)技术,而且它的输出引脚和指令系统都与MSC-51兼容,芯片内的Flash存储器允许在系统内改编程序或者用常规的非易失性存储编程器来编程。因此AT89C51是一种功能很强、灵活性高,且价格合理的单片机,在本设计中起着核心的作用[3]。L298芯片包括两个桥路驱动器,每一个都由两个晶体管逻辑输入和晶体管使能输入控制器。由于SGS的离子灌输高电压高电流技术的创新,使L298可以处理有效功率达到160W(46V,每桥2A)、5V逻辑电源可以减少消耗并直接连到L297或其他的控制电路。每桥的三极管的发射极是连接在一起的,相应外接线端可用来连接外设电阻。L298芯片是具有15个引出脚的多功率直插式封装的集成芯片。但本设计中L298芯片的输入脉冲信号完全由AT89C51提供。AT89C51提供的脉冲信号控制步进电机的旋转方向及速度,L298主要是功率放大、驱动作用。大多数设计是采用功率发生器L298与L297可以驱动两相双极永磁

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