單片機對儀表步進電機的細分控制

　　儀表步進電機

　　步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制元件。在非超載的情況下，電機轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，即給電機某相線圈加一脈沖信號，電機則轉過一個步距角。這一線性關系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點，使得在速度、位置等控制領域用步進電機來控制變得非常簡單。雖然步進電機已被廣泛地應用，但步進電機并不像普通的直流電機、交流電機那樣在常規下使用。它必須在雙環形脈沖信號、功率驅動電路等組成控制系統下使用。

　　儀表步進電機屬于步進電機中體積、功耗較小的類別，可以由單片機或專用芯片的引腳直接驅動，不需外接驅動器，因而在儀表中被用于指針的旋轉控制。

　　需求分析

　　本方案中使用的儀表具有如下特點和設計參數：

　　●指針響應靈敏、走位準確，即收到驅動脈沖后不能丟步;

　　●指針轉動平穩，即指針從當前位置到目標位置之間的走位要平穩，正、反轉都不能出現抖動;

　　●兩相、步距角10o、轉動范圍300o。

　　根據技術參數可知，采用兩相四拍和兩相八拍時的步距角為10o和5o，在300o的范圍內只能作30和60個刻度劃分，在實際應用中，會發現指針步距角不能滿足要求而且抖動不可避免。為了實現指針高精度的準確走位和平穩運轉，要對步進電機步距進行高分辨率細分，這也是設計的難點所在。

　　步進電機的細分技術是一種電子阻尼技術，其主要目的是提高電機的運轉精度，實現步進電機步距角的高精度細分。其基本概念為：步進電機通過細分驅動器的驅動，其步距角變小了。如驅動器工作在10細分狀態時，其步距角只為電機固有步距角的十分之一。以兩相四拍為例：當電機工作在不細分的整步狀態時，控制系統每發一個步進脈沖，電機轉動10o;而用細分驅動器工作在10細分狀態時，電機只轉動了1o。細分功能完全是由驅動器或單片機靠精確控制電機的相電流所實現的，與電機本身無關。

　　細分原理

　　兩相四拍A、B、/A、/B的驅動狀態表如表1所示。

　　兩相八拍A、B、/A、/B的驅動狀態表如表2所示。