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永磁無刷直流電動機(jī)控制模塊設(shè)計(jì)思路
本模塊實(shí)現(xiàn)的主要功能是對電動機(jī)進(jìn)行調(diào)速、剎車及欠壓保護(hù)。手柄給定TS為一電位器，其范圍為0～5V，由PIC單片機(jī)AN0通道采樣。電池電壓經(jīng)過放大電路后，由AN2通道采樣。采樣值在單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行比較，當(dāng)電壓較低時(shí)進(jìn)行欠壓保護(hù)。
從電機(jī)輸出的霍爾信號被分別輸入到端口B的高3位：RB5、RB6、RB7。由于PIC單片機(jī)B口高位具有電平變化中斷的功能，當(dāng)霍爾信號發(fā)生變化時(shí)，單片機(jī)采樣霍爾信號，再輸出相應(yīng)的觸發(fā)信號。觸發(fā)信號由單片機(jī)端口C的RC0、RC3、RC4、RC5、RC7輸出，且6路信號由單片機(jī)分別控制，互不影響。
信號由PIC單片機(jī)輸出，對上橋臂3個(gè)MOSFET進(jìn)行調(diào)制，通過PWM方式改變輸出電壓的大小。剎車信號與單片機(jī)RBO／INT相連，當(dāng)剎車時(shí)，由剎車手柄上的開關(guān)給出開關(guān)量信號，單片機(jī)接收到低電平信號，在下降沿產(chǎn)生中斷，并進(jìn)行相應(yīng)處理。
另外，為了改善電機(jī)的調(diào)速性能，單片機(jī)還需對電機(jī)電流進(jìn)行采樣，并根據(jù)霍爾信號計(jì)算轉(zhuǎn)速。
步進(jìn)電機(jī)工作原理簡介
步進(jìn)電動機(jī)有以下幾點(diǎn)：
· 可以用數(shù)字信號直接進(jìn)行開環(huán)控制，整個(gè)系統(tǒng)簡單、廉價(jià)。
· 位移與輸入脈沖信號數(shù)相對應(yīng)，步距誤差不長期積累，可以組成結(jié)構(gòu)較為簡單而又具有一定精度的開環(huán)控制系統(tǒng)，也可在要求高精度時(shí)組成團(tuán)環(huán)控制系統(tǒng)。
· 易于啟動、停止、正反轉(zhuǎn)及變速，響應(yīng)性好。
· 停止時(shí)，可有自鎖能力；
· 步距角選擇范圍大，在小步距情況下，通常可以在超低速下高精度穩(wěn)定運(yùn)行，通常可以不經(jīng)減速器直接驅(qū)動負(fù)載。
步進(jìn)電機(jī)簡介
步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個(gè)脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個(gè)固定的角度，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。
現(xiàn)代步進(jìn)電機(jī)的控制電路一般可分為兩種類型。
一種稱為I／0控制器，適用于個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）控制，指令及控制信號通過串口傳送，可以在計(jì)算機(jī)下載程序后脫機(jī)運(yùn)行。
步進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì)思路
功能模塊設(shè)計(jì)
本模塊可分為如下3個(gè)部分：
· 單片機(jī)系統(tǒng)：控制步進(jìn)電動機(jī)；
· 外圍電路：PIC單片機(jī)和步進(jìn)電動機(jī)的接口電路；
· PIC程序：編寫單片機(jī)控制步進(jìn)電功機(jī)的接口程序，實(shí)現(xiàn)三角波信號的輸出功能。
（1）步進(jìn)電動機(jī)與單片機(jī)的接口。
單片機(jī)是性能的控制處理器，在控制步進(jìn)電機(jī)工作時(shí)，接口部件必須要有下列功能。
①電壓隔離功能。
單片機(jī)工作在5V，而步進(jìn)電機(jī)是工作在幾十V，甚至更高。一旦步進(jìn)電機(jī)的電壓串到單片機(jī)中，就會損壞單片機(jī)；步進(jìn)電機(jī)的信號會干擾單片機(jī)，也可能導(dǎo)致系統(tǒng)工作失誤，因此接口器件必須有隔離功能。
②信息傳遞功能。
接口部件應(yīng)能夠把單片機(jī)的控制信息傳遞給步進(jìn)電機(jī)回路，產(chǎn)生工作所需的控制信息，對應(yīng)于不同的工作方式，接口部件應(yīng)能產(chǎn)生相應(yīng)的工作控制波形。
③產(chǎn)生所需的不同頻率。
為了使步進(jìn)電機(jī)以不同的速度工作，以適應(yīng)不同的目的，接口部件應(yīng)能產(chǎn)生不同的工作頻率。
（2）電壓隔離接口。
電壓隔離接口專用于隔離低壓部分的單片機(jī)和高壓部分的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路，以保證它們的正常工作。
電壓隔離接口可以用脈沖變壓器或光電隔離器，現(xiàn)在基本上是采用光電隔離器。單片機(jī)輸出信號可以通過TTL門電路或者直接送到晶體管的基極，再由晶體管驅(qū)動光電耦合器件的發(fā)光二極管。
發(fā)光二極管的光照到光電耦合器件內(nèi)部的光敏管上，轉(zhuǎn)換成電信號，再去驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的功率放大電路，電流放大接口是步進(jìn)電機(jī)功放電路的前置放大電路。它的作用是把光電隔離器的輸出信號進(jìn)行電流放大，以便向功放電路提供足夠大的驅(qū)動電流。
（3）工作方式接口和頻率發(fā)生器。
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