发布时间 : 星期三 文章基于CAN总线的步进电机控制系统更新完毕开始阅读16ed70096bd97f192279e9f2
中国计量学院毕业设计（论文）
第四管脚RXD是接收数据输出端，从CAN总线上读取到的数据从这里输出与TXD口一样，一般接在CAN总线控制器上，本系统接在SJA1000上的第19脚RX0上。
第五管脚Vref是参考电压输出端，因为本系统所参与的上位机没有参考电压输入端，所以我把这个管脚悬空。
第六管脚CANL是低电平电压输入/输出管脚，接在CAN总线上的CANL线上。是本系统与CAN总线的主要接口。
第七管脚CANH是高电平电压输入/输出管脚，接在CAN总线上的CANH线上。是本系统与CAN总线的主要接口。
第八管脚Rs是斜率电阻输入管脚，在本系统中，接一个47KΩ的电阻连接到电源地上。
PCA82C50 是CAN 协议控制器和物理总线间的接口，它主要是为汽车中高速通讯（高达1Mbps）应用而设计。此器件对总线提供差动发送能力，对CAN 控制器提供差动接收能力，完全符合“ISO11898”标准。
一个限流电路可防止发送输出级对电池电压的正端和负端短路。虽然在这种故障条件出现时，功耗将增加，但这种特性可以阻止发送器输出级的破坏。
在节点温度大约超过160℃时，两个发送器输出端的极限电流将减少。由于发送器是功耗的主要部分，因此芯片温度会迅速降低。IC 的其他所有部分将继续工作。当总线短路时，热保护十分重要。
CANH、CANL 两条线也防止在汽车环境下可能发生的电气瞬变现象。
3.4 步进电机驱动电路设计
图3.4.1 步进电机驱动电路原理图
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步进电机驱动电路的核心芯片是ULN2003，该芯片具有电流放大倍数发，工作电压范围广，负载功率大等特点,适用于各类需要驱动脉冲频率高，驱动电路大的驱动控制系统。在本系统中，采用的是由美国的两家公司联合出品的ULN2003A芯片。
图3.4.2 ULN2003功能框图
在实际项目中,常常要用到伺服电机、步进电机、无刷电机等各种大功率、高电压的电器件。ULN2003、ULN280系列产品就是为了这类大功率用电器而推出的,由于这类电器件功能强大，市场销量好。因此,水涨船高，此芯片的销路很广，故越来越多的芯片生产厂商都生产此类产品,造成了市场上有各种系列产品，在本系统中，采用的是由美国的两家公司联合出品的ULN2003A芯片。
图3.4.3 输入脉冲占空比与输出路数和输出电流的关系曲线
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ULN2003A型芯片的输入脉冲占空比、输出的路数与输出电流的关系曲线如图3.4.3所示,从图中可以了解到,最大的输出电流随着输入脉冲的占空比以及输出路数的增加而降低,所以：占用过多的通道会使芯片的驱动电流和驱动电压减小。
图3.4.4 输出Ic、Vce和输入Ii的关系曲线
图3.4.4所示为ULN2003A电路输出电流Ic、输出电压VCE和输入电流II三者之间的关系曲线,从图3.4.4可以得出如下结论,随着输入电流的增大,输出电压反而降低,而随着输出电流的增加,输出电压也随之增加。
3.5 步进电机
图3.5.1 MITSUMI公司的M35SP-7型步进电机
本系统的执行机构采用执行机构的是MITSUMI公司的M35SP-7型步进电
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机，它具有尺寸小扭矩高，稳定性好，精度高，相应速度快等优点。
表3.5.1 M35SP-7主要参数
额定工作电压 工作电压范围 最大电流 线圈组数 线圈电阻 步进角 绝缘等级 保持转矩 失步转矩 失步脉冲 阻，步进角等参数。
1.步进电机的相数：
DC6V DC5V~DC6.6V 最大807mA 4组 8Ω/相±7% 7.5°/步 E级绝缘 29.4mN·m 18.1mN·m/200pps 770pps 如表3.5.1所示，步进电机主要有额定电压，最大电流，线圈组数，线圈电
步进电机的相数也就是定子绕组的数量，一般有二相，三相，四相，五相等。一般来说，步进电机的相数越高，步距角越小，精度也就越高。步进角是步进电机的固有参数，即使我们使用好的细分驱动器，也不可以改变步进角这个参数。但使用细分驱动器能提高步进的精度，减小运行时的噪音和颤动，并且可以提高扭矩。细分驱动器是根据对电流大小的细分来达到步数的细分，会受到许多外在和内在因素的影响，实际的效果并不好。平滑控制比不使用平滑控制好，但细分驱动控制目前算是控制方式的首选。
2. 步进电机的步距角：
它表示控制系统每次发出一个点脉冲信号，步进电机转子所转动的角度。这个参数是步进电机的实际精度一个表现。
3. 步进电机的保持转矩:
步进电机的保持转矩指的是步进电机通电但没有驱动脉冲变化运动时，步进电机的转子和定子间的力矩。保持转矩是步进电机重要的参数。一般来说，步进电机在低速运行时的转动力矩接近于保持转矩。因为步进电机的输出力矩随着转子的转速的减小而不断递增，输出功率也随转子转度的减小而变大，故而保持转矩就变成了步进电机的重要参数。例如，当技术人员说7NM的步进电机，一般情况下说的都是保持转矩是7Nm的步进电机。
4. 步进电机的制动转矩：
步进电机的制动转矩是指电机没有通电的情况下，步进电机定子与转子之间力矩。有些步进电机的转子是电磁铁材料，所以它无制动转矩这个参数。
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