基于FPGA的仪表用步进电机控制器设计

步进电机在仪器仪表中使用非常广泛,本文介绍了一种基于FPGA实现三相步进电机的驱动器的设计方案,可实现正反转控制、转速控制等。该方案具有结构简单、性价比高、转动误差小等特点,稍加改动可适用于许多系统。     

基于FPGA控制的步进电机驱动设计

随着微控制器技术的快速发展,特别是高性能可编程逻辑器件的出现,促进了步进电机控制技术的发展,使得步进电机驱动系统集成化设计的实现成为可能。本文根据设计要求进行了四相步进电机驱动系统的芯片选择和硬件电路设计,以FPGA为核心器件,集成了驱动和控制部分,大大简化了逻辑控制电路。设计过程采用模块化设计方法,用VHDL硬件描述语言对电路进行描述,采用Altera的QuartusII集成化工具进行了综合和布局布线,仿真,充分利用FPGA芯片的资源,优化程序,提高模块的工作频率,提高芯片的控制精度。文中对整个系统的架构及硬件电路和软件的实现都做了详细的介绍,最后通过仿真和实验分析验证了此控制方案的可行性。     

基于单片机的步进电机细分驱动器设计

在对步进电机细分驱动技术和控制环节研究的基础上,提出了基于电流矢量恒幅均匀旋转和电流追踪型脉宽调制技术,实现三相混合式步进电机细分驱动器设计.对整个系统的架构及硬件电路和驱动软件的实现都做了详细介绍,通过试验对该系统的可靠性和步进精度进行了测试.试验结果表明该系统能够满足用户的定位精度要求,有效抑制了运行噪声和机械振动.同时由于该系统实现了恒力矩细分驱动,从而提高了系统的可靠性,降低了成本,具有较强的实用性.     

步进电机速度曲线的设计与FPGA实现

为了优化步进电机的开环控制性能,研究了几种常见的步进电机速度曲线.根据步进电机运行原理及运动学方程,推导出采用梯形速度曲线时加速阶段、匀速阶段和减速阶段每步的步进周期关系式.设计了一种基于梯形速度控制的高性能步进电机IP核,包括Avalon总线接口、位置检测、速度剖面生成、脉冲信号产生等算法模块,并规划了各运算模块的时序调度.利用Altera公司的DEO开发板进行了实验验证,实验结果符合预期的设计要求.     

基于单片机的步进电机开环控制系统

通过ATMEL89C51单片机对步进电机进行控制，主要介绍了步进电机控制器、驱动电路和LED显示电路的设计，实现了步进电机的开环控制。在步进电机控制器的设计中，重点阐述了脉冲产生电路以及对速度的控制。该系统具有成本低、控制方便的特点。     

基于MCU与FPGA的恒转矩步进电机细分驱动控制系统

介绍了基于MCU与FPGA控制的步进电机细分驱动技术。步进电机的两相绕组电流按正弦和余弦规律变化,正弦/余弦表格嵌入FPGA中,实现了恒转矩细分驱动,提高了步进分辨率,细分数可达256,步进电机运行平稳,定位精确;利用MCU设定步进电机的转速、转向、细分数、通讯地址和波特率等,这些参数在LCD上显示,并由RS485串口通讯构成监控系统,特别适用于实时控制系统。     

二相混合式步进电机SPWM细分驱动器的FPGA设计

设计了基于SWM的二相混合式步进电机细分驱动器,采用现场可编程逻辑门列阵(FPGA)来实现步进电机的细分控制。采用电流矢量恒幅均匀旋转细分法来实现步进电机恒转矩细分,并利用脉宽调制(PWM)技术来控制步进电机励磁电流。测试表明,该细分驱动器工作稳定,有效克服了二相混合式步进电机的低频振动和高频失步等缺点,提高了步进电机运行性能,有较好的实用价值。     

三相混合式多细分步进电机驱动器

本文根据正弦电流细分驱动的原理,设计出三相混合式多细分步进电机驱动器。系统采用电流跟踪和脉宽调制技术,使电机的相电流为相位相差120°的正弦波。该驱动器解决了传统步进电机低速振动大、有共振区、噪音大等缺点,提高了步距角分辨率和驱动器的可靠性。     

基于DSP的混合式步进电机细分驱动器的设计

本文以三相混合式步进电机为控制对象,分析了脉冲细分驱动原理,建立了比较理想的步进电机数学模型,并根据数学模型提出了相应的控制方案,以数字信号处理器DSP为核心,设计了三相混合式步机电机驱动系统的硬件和软件。仿真和实验结果证明所采用的控制方案是可行的。     

基于单片机的步进电机开环控制系统

通过ATMEL89C51单片机对步进电机进行控制,主要介绍了步进电机控制器、驱动电路和LED显示电路的设计,实现了步进电机的开环控制。在步进电机控制器的设计中,重点阐述了脉冲产生电路以及对速度的控制。该系统具有成本低、控制方便的特点。     

基于FPGA和LMD18200的步进电机控制系统

提出了一种控制步进电机的设计方法,结合MCU、FPGA和增量型编码器构成了一个完整的运动控制平台。系统由总线接口单元、闭环控制单元、PWM脉宽调制单元和LMD18200驱动单元组成。实践表明,利用LMD18200驱动逻辑能够使步进电机高效稳定地运行,有效降低了电机运行中的噪声和起动、停止时的振动,使用效果好于大部分常规步进电机驱动方法。     

基于FPGA的步进电动机加减速控制器

为解决步进电动机加减速控制问题,给出了基于抛物线算法的FPGA实现方案,并在一片常用的可编程门阵列Cyclone I FPGA得到了具体验证。该方案综合运用FPGA可编程的逻辑功能,针对步进电动机控制特点,采样HDL硬件描述语言实现了SPI通讯模块、计数模块、ROM模块等功能。整个控制系统精度高、调节快,运行效果表明,在加减速过程中加速度与速度的平稳性有了较大的改善,并且占用很少的逻辑单元。     

基于正弦细分驱动技术的步进电机控制系统设计

将步进电机与AT89C51单片机紧密结合起来,运用正弦细分驱动技术,通过编程的方法,对步进电机的正转、反转以及速度快慢等进行控制,使其在一定范围内运行,可以方便灵活地控制步进电机的运行状态,以实现传统的步进电机控制的高度自动化。软件程序首先经Proteus ISIS软件进行程序代码的仿真和功能的理论验证,然后通过硬件调试验证程序代码的实际功能,完成了对控制器的设计。实践表明该系统能可靠运行。     

步进电动机在装备制造业中的应用经验

如何选择合适步进电动机,用好步进电动机,是业界非常关注的问题。文章从步进电动机的控制原理、电机主要参数、电机选型方法等方面进行阐述,重点论述步进电动机的供电电压、电流选择,不同电压对矩频曲线的影响原理及程度,电机不同接线方式的性能对比,电机高速性能提升办法,电机温升降低办法,电机低频共振降低方法。     

基于FPGA的一种新型数字鉴频鉴相器的设计

对于电机的锁相控制,需要对相差进行PI性质的环路滤波,但现有的锁相环中鉴频鉴相器输出为相差脉冲而非数字量,难以直接进行PI特性的环路滤波。该文提出了一种基于FPGA的新型数字鉴频鉴相器,通过对晶振时钟的非整数分频获取准确的参考时钟,基于触发器计数机制实现了PFD相差脉冲的数字量化,且可以输出频差数字量。利用VHDL硬件描述语言进行设计,在ModelSim软件中进行仿真,并在EPF10K40型FPGA芯片中进行综合实现,仿真和实验结果验证了该方法的正确性和有效性,为电机锁相控制中环路滤波参数的调整及控制算法的改进提供了便利条件。     

基于DSP的步进电机控制系统设计

介绍了DSP技术在步进电机控制系统中应用,由DSP微处理器构成步进电机的智能控制器,DSP的数据端口构成步进电机的智能脉冲分配器,由定时器中断产生激励脉冲。文章提出了基于单片ADSP－2181处理器的多目标步进电机脉冲扫描控制原理,每个4个电机组成一个控制单元,控制单元分配一个地址序号,由DSP处理器扫描其I／O空间的控制单元驱动步进电机。     

基于ARM的步进电动机自动化控制系统设计

设计了一种新型实用步进电动机控制系统,分别从硬件电路、上位机软件、通信协议三个层面进行设计。用户通过对软件的简单可视化操作,控制电机的转动、停止、方向、步进模式,并且还可精确地控制电机的转动速度和位移角度。系统可应用于工厂自动化、家庭自动化、办公自动化等领域,同时在一些对转动角度有精确要求的军事领域也有一定的应用。     

基于步进电动机的智能电动窗帘设计与实现

设计了一种基于步进电动机控制的智能电动窗帘。以STC89C52单片机为主控制器,采用了24BYJ48A步进电动机,利用红外遥控模块、光敏电阻和达林顿驱动器ULN2003实现了窗帘的遥控和光控。实验结果表明:该设计功耗小,电机运行平稳,噪声小,效率高。     

基于步进电动机的油门调节系统设计

为了增强柴油机油门调节系统的功能,提高其调速性能,在满足控制精度、可靠性的前提下,设计了以两相混合步进电动机为执行器的柴油机数字电子调速控制系统。系统以数字信号控制器dsPICF4012为处理器,以芯片TC4424作为步进电动机的集成功率驱动,采用变细分的控制策略实现柴油机的供油量调节。实验结果表明,所设计系统通过对步进电动机的精确控制,能够实现对不同工况下柴油机供油量的有效调节。该系统结构简单、功能完善、开发周期短,适宜于对柴油机油门调节系统的升级改造。     

基于功率放大器的步进电机驱动控制

主要分析了集成功率放大器TDA1521驱动步进电机时的两种工作方式,并简要地介绍了步进电机的计算机驱动控制方案。