单片机与TA8435的步进电机细分控制方法
1 步进电机
步进电动机是纯粹的数字控制电动机,它将电脉冲信号转变成角位移,即给一个脉冲,步进电机就转一个角度,因此非常适合单片机控制。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,电机则转过一个步距角,同时步进电机只有周期性的误差而无累积误差,精度高。
步进电动机有如下特点：
①步进电动机的角位移与输入脉冲数严格成正比。因此,当它转一圈后,没有累计误差,具有良好的跟随性。
②由步进电动机与驱动电路组成的开环数控系统,既简单、廉价,叉非常可靠。同时,它也可以与角度反馈环节组成高性能的闭环数控系统。
③步进电动机的动态响应快,易于启停、正反转及变速。
④速度可在相当宽的范围内平稳调整,低速下仍能获得较大转矩,因此一般可以不用减速器而直接驱动负载。
⑤步进电机只能通过脉冲电源供电才能运行,不能直接使用交流电源和直流电源。
⑥步进电机存在振荡和失步现象,必须对控制系统和机械负载采取相应措施。
步进电机具有控制和机械结构简单的优点。图1是四相六线制步进电机原理图,这类步进电机既可作为四相电机使用,也可做为两相电机使用,使用灵活,因此应用广泛。
步进电机有两种工作方式：整步方式和半步方式。以步进角1．8°四相混合式步进电机为例,在整步方式下,步进电机每接收一个脉冲,旋转1．8°,旋转一周,则需要2OO个脉冲。在半步方式下,步进电机每接收一个脉冲,旋转0．9°,旋转一周,则需要4OO个脉冲。控制步进电机旋转必须按一定时序对步进电机引线输入脉冲。以上述四相六线制电进电机为例,其半步工作方式和整步工作方式的控制时序如表1和表2所列。
步进电机在低频工作时．会有振动大、噪声大的缺点。如果使用细分方式,就能很好的解决这个问题。步进电机的细分控制,从本质上讲是通过对步进电机励磁绕组中电流的控制,使步进电机内部的合成磁场为均匀的圆形旋转磁场,从而实现步进电机步距角的细分。一般情况下,合成磁场矢量的幅值决定了步进电机旋转力矩的大小,相邻两合成磁场矢量之间的夹角大小决定了步距角的大小。步进电机半步工作方式就蕴涵了细分的工作原理。
实现细分方式有多种方法,最常用的是脉宽调制式斩波驱动方式,大多数专用的步进电机驱动芯片都采用这种驱动方式,TA8435就是其中一种芯片。
2 基于TA8435H芯片的步进电机细分方式
2．1 TA8435芯片特点
TA8435是东芝公司生产的单片正弦细分二相步进电机驱动专用芯片,该芯片具有以下特点：
①工作电压范围宽(10～40 v);
②输出电流可达1．5 A(平均)和2．5 A(峰值));
③具有整步、半步、1／4细分、1／8细分运行方式可供选择;
④采用脉宽调制式斩波驱动方式;
⑤具有正／反转控制功能;
⑥带有复位和使能引脚;
⑦可选择使用单时钟输入或双时钟输入。
从图2中可以看出,TA8435主要由1个解码器、2个桥式驱动电路、2个输出电流控制电路、2个最大电流限制电路、1个斩波器等功能模块组成。
2.2 TA8435细分工作原理
