ステッピングモータードライバーの原理
ステッピングモーターは、ステッピングモーターとも呼ばれ、変位制御を実現できる非常に特徴的なモーターでありながら、高精度、高応答速度、信頼性などの特徴を持ち、産業用制御、自動車制御、医療機器、計装、ロボット、その他さまざまな電子製品に広く使用されています。その駆動原理は何ですか?
1.ステッピングモーターの動作原理:
ステッピングモーターの動作原理は、配線コイルの電流変化を制御することで回転を実現することであり、コイルの電流が一定の周波数で制御されている限り、モーターに回転を実現させることができ、正確な変位制御を実現できます。
2.ステッピングモーターの駆動原理:
ステッピングモーターのドライバーの原理は、パルス信号をステッピングモーターが必要とする電流信号に変換し、その電流信号をステッピングモーターに入力すると、ステッピングモーターは回転を実現できます。
3. ステッピングモーターのドライバー回路図:
ステッピング モーターの駆動回路図は、主に電源、コントローラー、パルス コンバーター、ステッピング モーター、ドライバーで構成されます。電源は主に DC 電力を供給し、コントローラーは主にパルス信号の周波数を制御し、パルス コンバーターは主にパルス信号を電流信号に変換し、ステッピング モーターは電流信号によって回転を完了し、ドライバーは最後に電流信号をステッピング モーターに入力します。
ステッピングモータードライバーの動作原理
ステッピング モーターは、制御システムにおいて幅広い用途に使用されます。パルス信号を角変位に変換することができ、電磁ブレーキホイール、電磁差動装置、角変位発生器として使用できます。
古い機器からステッピング モーター (通常、このモーターは損傷していない) を取り外して他の目的に使用する場合は、通常、独自のドライバーを設計する必要があります。古い日本のプリンタから取り外したステッピングモータとドライバの設計を紹介した。この論文では、まずステッピング モーターの動作原理を紹介し、次にそのドライバー ソフトウェアとハードウェア設計を紹介します。
1. ステッピングモーターの動作原理
ステッピング モーターは、単極 DC 電源によって電力供給される 4- 相ステッピング モーターです。ステッピング モーターの各相の巻線が適切なタイミング シーケンスに従って通電されている限り、ステッピング モーターを段階的に回転させることができます。図 1 は、この 4- 相無効ステッピング モーターの動作原理の概略図です。
初めにスイッチSBで電源を入れ、SA、SC、SDを切り離し、B-相磁極とロータ0、3歯を揃えると同時に、ロータの1、4歯とC、D-相巻線磁極で間違った歯を作り、2、5歯とD、A-相巻線磁極で間違った歯を作ります。 歯。
スイッチSCにより電源を投入し、SB、SA、SDを切り離すと、C-相巻線の磁力線とNo. 1、No. 4歯、No. 1、No. 4歯の磁極との間の磁力線の作用により回転子が回転します。 C- 相巻線は整列しています。ティース0、3とA、B相巻線では位置ずれが発生しますが、ティース2、5とA、D相巻線の磁極は
巻線のA相とD相の磁極がずれています。 A、B、C、D の 4 相巻線が回転電源となり、ローターは A、B、C、D 方向に沿って回転します。
4 相ステッピング モーターは、通電順序の違いに応じて、シングル 4 ビート、ダブル 4 ビート、8 ビートの動作モードに分けることができます。{{1}シングル４ビートとダブル４ビートのステップ角は等しいが、シングル４ビートの回転トルクは小さい。{6}エイトビート動作モードのステップ角はシングルクワッドやダブルクワッドの半分であるため、エイトビート動作モードは高い回転トルクを維持し、制御精度を向上させることができます。
シングル 4 ビート、ダブル 4 ビート、および 8 ビート モードの電源投入タイミングと波形をそれぞれ図 2.a、b、c に示します。-
2. AT89C2051ステッピングモータードライバーシステム回路原理に基づく
AT89C2051 制御パルスは P1 ポート P1.4 ～ P1.7 出力から出力され、74LS14 によって反転されて 9014 に入力され、光電スイッチの 9014 制御によって増幅され、光電絶縁され、出力管 TIP122 パルス信号によって電圧と電流が増幅され、ステッピング モーターの巻線の各相を駆動します。ステッピングモーターに正転、逆転、加速、減速、停止などの動作をさせるためのパルス信号を作ります。図の L1 はステッピング モーターの相巻線です。 AT89C2051 は周波数 22MHz のクリスタルを選択しましたが、より高いクリスタルを選択する目的は、方法 2 でホスト コンピュータのパルス信号サイクルに対する AT89C2051 の影響を最小限に抑えることです。
RL1～RL4は巻線の内部抵抗で、50Ωの抵抗は外部抵抗で、電流制限の役割を果たしますが、ループ時定数を改善する要素でもあります。D1～D4は導通ダイオードで、モータ巻線が発生する逆起電力が導通ダイオード(D1～D4)を介して減衰し、パワー管TIP122を損傷から保護します。
50Ωの外部抵抗と200μFのコンデンサを並列に接続すると、ステッピング モーター巻線に注入される電流パルス フロントが改善され、ステッピング モーターの高周波性能が向上します。-導通ダイオードと直列に接続された 200Ω の抵抗は、回路の放電時定数を短縮できるため、巻線内の電流パルスの後縁が急峻になり、電流降下時間が小さくなり、高周波性能の向上にも役立ちます。-。
3. ソフトウェア設計
ディップスイッチ KX、KY のさまざまな組み合わせに応じて、ドライバーには 3 つの動作モードから選択できます。
モード 1 は割り込みモードです。P3.5(INT1)はステップパルス入力、P3.7は正逆パルス入力です。上位コンピュータ(PCまたはマイコン)とドライバは2線のみで接続されています。
モード 2 はシリアル通信モードです。ホストコンピュータ (PC またはマイコン) がドライバに制御コマンドを送信し、ドライバは制御コマンドに従って制御プロセスを完了します。
モード 3 はディップスイッチ制御モードです。ステッピングモーターは、K1 ～ K5 のさまざまな組み合わせによって直接制御されます。
電源がオンになるか、リセット キー KR が押されると、AT89C2051 はディップ スイッチ KX と KY の状態を最初に検出し、KX と KY のさまざまな組み合わせに応じてさまざまな動作モードに入ります。モード 1 のプログラムフローブロック図とソースプログラムを以下に示します。
プログラムを作成する際には、転流中のステッピング モーターの取り扱いに特別な注意を払う必要があります。ステッピング モーターの転流をスムーズに移行させ、間違ったステップを生成しないようにするには、各ステップでフラグ ビットを設定する必要があります。このうち、20H ユニットの各ビットはステッピング モーターの前進フラグ ビットです。 21H ユニットの各ビットはリバース フラグ ビットです。正転では、フラグビット値を正転させるだけでなく、同時にフラグビット値を反転させます。同じことの逆転で。このようにして、ステッピング モーターの方向が変更されるときに、その位置を逆方向の移動の開始点として最後の位置にすることができ、モーターの方向が変更されて間違ったステップが生成されることを回避します。