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基于LabVIEW的步进电机控制

作者:时间:2012-06-08来源:网络收藏

摘要:为了实现PC机对的自动调节,设计了虚拟仪器技术的方案。系统采用L298N芯片进行驱动,以作为开发平台,并通过串口实现数据通信。结果显示,该系统能够很方便地实现的转速转向,而且利用虚拟仪器开发平台编写上位机程序,具有编程简单,界面友好,程序可移植性强的特点。
关键词:步进电机;串口;;VISA

步进电机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件。它在在工业自动化控制、数控机床、机器人等领域有着广泛的应用。在远程实验系统中,经常有需要利用步进电机对一些旋钮、位置等进行自动调节。本文设计了虚拟仪器技术的步进电机控制方案。该方案采用虚拟仪器控制步进电机,编程简单,界面友好,易于更改程序功能,控制灵活性得到了提高。

1 步进电机工作原理
步进电机按其力矩产生原理可以分为反应式、永磁式和混合式几种。本文采用的是反应式二相四线步进电机,定子有两个线圈绕组,设其中一个线圈绕组为A相,另一个线圈绕组为B相。当给A相绕组通电时,该绕组即产生磁场,转子齿与A相绕组各齿对齐;当给B相绕组通电时,转子齿将与B相绕组各齿对齐,这样,转子就旋转了一个角度。依次给A相、B相绕组通电,就可以实现步进电机的旋转,改变通电的顺序(即先给B相绕组通电,再给A相绕组通电)就可以改变电机旋转的方向。另外,由于步进电机是由脉冲信号进行控制的,给电机发一个控制脉冲,它就转一步,再发一个脉冲,它会再转一步。两个脉冲的时间间隔越短,步进电机就转得越快。调整单片机发出的脉冲频率,就可以对步进电机进行调速。

2 步进电机控制硬件电路
2.1 串行接口电路
串行接口电路由RS 232串行接口、MAX232芯片和AT89S51单片机三部分构成。其中,RS 232串行接口用于连接PC的RS 232串行接口,MAX 232芯片用于衔接RS 232串行接口与AT89S51单片机,实现单片机输入/输出的串口信息到PC的串行接口信息的转换,即AT89S51单片机信号的TTL电平到RS 232电平的转换,从而实现二者之间电气特性上的兼容。具体串行接口硬件电路如图1所示。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/160473.htm

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2.2 驱动电路
步进电机的驱动电路有多种方案,本文采用芯片L298N进行驱动。该芯片是专用驱动集成电路,输出电流大,输出功率强。其输出电流为2 A,最高电流4 A,最高工作电压50 V,可以驱动感性负载,如大功率直流电机、步进电机、电磁阀等,特别是其输入端可以与单片机直接相连,从而很方便地受单片机控制。
采用L298N芯片可以直接控制步进电机,并可以实现电机正转与反转,实现此功能只需改变输入端的逻辑电平。同时,为了避免电机对单片机的干扰,在驱动电路中加入光耦TPL-521,进行光电隔离,从而使系统能稳定可靠的工作。具体驱动电路如图2所示。


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