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基于单片机PIC18F66J10的主动放线机设计
作者:熊权洪 周伟   发布时间:2007-10-28 06:49:49 来源:电子元器件应用/ 繁体版

  ◇包含2个独立增强型USART异步串口以及2个主控SSP同步串行端口模块,同时具备SPI和I2C (主控和从动)两种工作模式;

  ◇具有2个捕捉/比较/PWM (CCP)模块和3个增强型CCP模块,具有控制的最大灵活性;

  ◇有11个通道10位A/D转换器。该模块包含有可编程采集时间,因此不必等待一个采样周期就可选择通道并启动转换,从而减少代码开销。

  实际上,设计时可选用11 MHz晶振,并通过使用片内4倍频锁相环使系统时钟频率达到40MHz。也可用单片机驱动能力较强的PORTC口的RC0、RC1、RC2、RC3这四个管脚来输出具有时序的方波,以作为控制步进电机转速的控制信号。由于单片机内部集成有11通道10位高速A/D转换器,因此,选用模拟通道AN0作为A/D转换的模拟电压输入。A/D转换的参考电压使用芯片自带的正电源电压和负电源电压(AVDD和AVSS)。

  (2) 反馈信号调理电路

  由于从环形电位器反馈回的电压信号范围是0~10 V,此电压超过了A/D转换器的输入要求,所以要经过精密电阻分压、电容滤波、集成运放构成的电压跟随器跟随,再送到单片机的模拟通道输入口。本设计选用1MΩ和330 kΩ的电阻来进行分压,以使进行A/D转换的电压信号变化范围保持在0~2.5 V。其中集成运放选用低功耗、单电源5 V供电的轨至轨输入输出通用运算放大器MAX492。

  (3) 光电隔离电路

  选用高速光电耦合器6N137组成的光电隔离电路将步进电机控制器与驱动器隔离开来,可消除电机电感性绕组的串扰,从而使驱动电路的变化不至于影响或者损坏控制电路部分,这样可提高系统的可靠性,增强其抗干扰能力。 本文相关DataSheet:                 

  2.2 步进电机驱动器SLA7026

  步进电机按照电机驱动架构可分为单极性和双极性步进电机。本设计选用的单极性步进电机包含两组带有中间抽头的线圈,整个电机共有六条线与外界连接。

  图3所示是一种单极性步进电机驱动电路。它使用四个功率MOSFET来驱动步进电机的两组相位。两相绕组的公共端接到电源VSUPPLY,电机绕组的自由端接各自功率MOSFET的漏极,MOSFET的栅极驱动信号来自经过光电隔离的的控制信号。

一种单极性步进电机驱动电路

  本设计选用Allegro Microsystems公司的大电流PWM单极性步进电机驱动芯片SLA7026。该芯片集成了低功率CMOS逻辑电路和高电压大电流的电力MOSFET输出,可利用采样电阻检测电流,并用脉宽调制(PWM)控制输出相电流,其内部钳位和续流二极管可提供对感性负载暂态过程的保护,十分适用于半步/整步单极性驱动模式。该器件的工作电压最大可达46 V,电流可达3A。

  由SLA7026构成的步进电机驱动电路如图4所示。该电路的供电电压是24 V,INA、INA、INB、INB是单片机经光电隔离送过来的控制信号,可用来控制驱动芯片内部NMOS管的快速导通与截至,从而变换给电机绕组通电以驱使步进电机转动。OUTA、OUTA、OUTB、OUTB驱动芯片的输出端接步进电机两相绕组的自由端。Rsa、Rsb分别接采样功率电阻0.33Ω以检测电流大小。REFa、REFb是参考电压输入端,主要用来设置输出电流大小。TDa、TDb是OFF时间端。SLA7026驱动芯片内部的PWM电流控制原理为:先使能输出,以使电流流经步进电机绕组和采样电阻,当电流采样电阻上的电压等于参考电压时,电流传感比较器将PWM锁存器复位,此后,驱动芯片关闭一段时间(OFF时间)。在这段时间里,由于负载电感作用会引起续流,并使电流衰减。然后,驱动芯片将重新被使能,这样周期性地重复,就可达到限流的目的。驱动芯片中一相绕组中的电流计算公式为:

  
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