太陽(yáng)自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)模板.doc

1、緒論21 世紀(jì)是太陽(yáng)能時(shí)代。在未來(lái)的40 年中，人類(lèi)可以實(shí)現(xiàn)100%的可再生能源供電。不再需要中東的石油、西伯利亞的天然氣以及澳大利亞的鈾。實(shí)際上，目前在我們家門(mén)口就已經(jīng)獲得了未來(lái)能源的載體:太陽(yáng)、風(fēng)力、水力、地?zé)崮?，以及?lái)自農(nóng)田和林地的生物能。 根據(jù)歐盟報(bào)告， 2050 年全球能源供給分配應(yīng)當(dāng)為:40%太陽(yáng)能，30%生物能，巧 %風(fēng)能， 10%水能， 5%原油。報(bào)告論述了如何達(dá)到這種經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、和平并且可持續(xù)的能源供給狀態(tài)?？鐕?guó)石油公司，比如殼牌、惠普等，已經(jīng)在向著這種能源供給狀態(tài)發(fā)展。地球上的萬(wàn)物生長(zhǎng)都依賴(lài)于太陽(yáng)的存在， 太陽(yáng)給我們提供了巨大的能量源， 地球上大部分的能源歸根結(jié)蒂也來(lái)自于太

2、陽(yáng)。 比如石油、煤炭等化石能源都是過(guò)去的動(dòng)植物通過(guò)吸收太陽(yáng)能不斷的生長(zhǎng)， 后來(lái)這些動(dòng)植物被掩埋在土壤下形成的能源， 這其實(shí)是太陽(yáng)能一種形式的轉(zhuǎn)換， 并被存儲(chǔ)了下來(lái)， 直到今天被人類(lèi)開(kāi)采使用。 太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)利用的潛力是相當(dāng)巨大， 據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界人們一年所使用的能量總和僅僅相當(dāng)于太陽(yáng)輻射到地球能量的數(shù)萬(wàn)分之一。 在化石能源即將枯竭的未來(lái)， 在未來(lái)能源方面， 太陽(yáng)能給人類(lèi)帶來(lái)新的生機(jī)。太陽(yáng)在一天中不斷改變位置， 這造成太陽(yáng)能存在著密度低、 間歇性的特點(diǎn)， 且光照方向和度隨時(shí)間不斷變化。 傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池板固定在一個(gè)角度， 不能時(shí)刻工作在最大效率處，而采用雙軸太陽(yáng)能跟蹤系統(tǒng)的太陽(yáng)能電池板在功率保持一定的情

3、況下可以提升 36% 的發(fā)電量，提高太陽(yáng)能的利用率。第一章跟蹤系統(tǒng)的控制方案目前光跟蹤技術(shù)主要是兩種方法 :1.視日運(yùn)行軌道跟蹤方法。 2.光電自動(dòng)跟蹤方法。1.1 視日運(yùn)行軌道跟蹤視日運(yùn)行軌道跟蹤技術(shù)是一種根據(jù)理論計(jì)算的太陽(yáng)運(yùn)行的軌跡而采取的一種跟蹤技術(shù)，根據(jù)跟蹤的方位它主要分為兩種 :單軸跟蹤和雙軸跟蹤。1.1.1 單軸跟蹤單軸跟蹤分為三種方式 :1.傾斜布置東西追蹤 ;2.焦線南北水平布置，東西跟蹤 ;3. 焦線東西水平布置，南北跟蹤。它們跟蹤原理是相同，即電池陣列繞單一軸轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)樽詵|向西或者南北方向，自東向西單軸跟蹤方式是跟蹤太陽(yáng)方位角變化，驅(qū)動(dòng)電池陣列轉(zhuǎn)動(dòng)，使電池陣列方位角

4、與太陽(yáng)方位角相同。這類(lèi)跟蹤方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制容易，在光照強(qiáng)度大和光照相當(dāng)穩(wěn)定的地方實(shí)施這類(lèi)跟蹤方式比較適宜。 但這類(lèi)跟蹤方式存在一個(gè)最大缺點(diǎn)是除了正午這個(gè)時(shí)刻外在其他時(shí)侯不能保持電池陣列接收光輻射面與太陽(yáng)光線垂直，這樣大大降低了光的吸收效率，造成了能量的流失大，影響了整個(gè)光伏發(fā)電的效率。1.1.2 雙軸跟蹤雙軸跟蹤是一種全方位的跟蹤技術(shù)， 它彌補(bǔ)了單軸跟蹤的不足之處， 目前視日運(yùn)動(dòng)軌跡的雙軸跟蹤主要分為兩種方式 :極軸跟蹤方式，高度一方位角太陽(yáng)軌跡跟蹤方式。極軸跟蹤方式 :是聚光鏡的一軸指向地球北極，即與地球自轉(zhuǎn)軸相平行，故稱(chēng)為極軸 ;另一軸與極軸垂直，稱(chēng)為赤緯軸。工作時(shí)反射鏡面繞極軸運(yùn)轉(zhuǎn)，其

5、轉(zhuǎn)速的設(shè)定與地球自轉(zhuǎn)角速度大小相同方向相反用以追蹤太陽(yáng)的視日運(yùn)動(dòng) ;反射鏡圍繞赤緯軸作俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)是為了適應(yīng)赤緯角的變化， 通常根據(jù)季節(jié)的變化定期調(diào)整。 這種追蹤方式并不復(fù)雜，但在結(jié)構(gòu)上反射鏡的重量不通過(guò)極軸軸線，極軸支承裝置的設(shè)計(jì)比較困難。高度一方位角太陽(yáng)軌跡跟蹤是一種地平坐標(biāo)系統(tǒng)跟蹤方式， 它是當(dāng)今比較先進(jìn)的一種跟蹤方式， 跟蹤精度較高。 高度一方位角跟蹤方式通過(guò)計(jì)算具體地點(diǎn)和具體時(shí)刻的太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)軌跡 (高度角和方位角表示運(yùn)行軌跡 )，根據(jù)光伏電池陣列的具體位置，先沿著垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)彌補(bǔ)方位角偏差， 然后沿水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)彌補(bǔ)高度角偏差， 以保證電池陣列與太陽(yáng)運(yùn)行軌跡一致。 這種方式受天氣季節(jié)性影響較小屬

6、于一種理論計(jì)算軌跡程序控制跟蹤方式。 由于理論計(jì)算軌跡與實(shí)際運(yùn)行軌道誤差小， 因此該跟蹤方式跟蹤精度較高，這種方式缺點(diǎn)是受跟蹤系統(tǒng)機(jī)械影響比較大， 在系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行或者外力影響造成機(jī)械誤差后，會(huì)造成跟蹤偏差變大，影響了跟蹤精度。11.2 光電自動(dòng)跟蹤光電跟蹤技術(shù)是利用光信號(hào)強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)化成電信號(hào)大小的變化，這種變化差異作為一種感知輸入來(lái)控制跟蹤裝置跟蹤太陽(yáng)的一種技術(shù)。目前，光電自動(dòng)跟蹤裝置根據(jù)傳動(dòng)方式分類(lèi)有 :重力式跟蹤裝置、電磁式跟蹤裝置、電動(dòng)式跟蹤裝置、壓差式跟蹤裝置和控放式跟蹤裝置等。光電跟蹤是通過(guò)光傳感元件如光敏電阻、硅光電管等接受太陽(yáng)光，由于太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)， 造成太陽(yáng)光入射角度的變化，這樣通

7、過(guò)多個(gè)相同類(lèi)型的光傳感器敷設(shè)到不同方位， 使得傳感器之間產(chǎn)生偏差信號(hào)值，此信號(hào)經(jīng)過(guò)放大后， 輸入到控制系統(tǒng)單元， 控制單元計(jì)算位置偏差值， 然后控制跟蹤系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)裝置調(diào)整電池陣列位置保持它與太陽(yáng)光垂直。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是跟蹤精度高，實(shí)時(shí)跟蹤性能好， 它反映了實(shí)際跟蹤情況， 受機(jī)械偏差影響小。 缺點(diǎn)是受天氣季節(jié)氣候影響大，天陰的情況下，光傳感元件效果差，極容易產(chǎn)生誤差，嚴(yán)重的情況下，會(huì)造成驅(qū)動(dòng)裝置誤動(dòng)作。2第二章跟蹤控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)在太陽(yáng)光的采集過(guò)程中， 為了能夠最大效率地采集太陽(yáng)光， 要求太陽(yáng)能板始終與太陽(yáng)保持一個(gè)最佳角度， 因此必須跟蹤太陽(yáng)。 常見(jiàn)的跟蹤控制系統(tǒng)， 按照被控制量對(duì)控制量是否存在著反饋

8、可分為閉環(huán)、開(kāi)環(huán)和混合控制方式。閉環(huán)控制能夠通過(guò)反饋來(lái)消除誤差， 但感光元件在稍長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)接收不到太陽(yáng)光會(huì)導(dǎo)致跟蹤系統(tǒng)的失效，甚至?xí)饒?zhí)行機(jī)構(gòu)的誤動(dòng)作 ;開(kāi)環(huán)跟蹤雖然在任何天氣下都可以正常工作，但是在跟蹤過(guò)程中產(chǎn)生的累積誤差自身并不能消除 ;混合控制方式結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn)并克服了兩者的缺點(diǎn)，能夠得到最佳的控制效果。開(kāi)始是否是晴天？驅(qū)動(dòng)電機(jī)根據(jù)日期時(shí)間計(jì)算高度角和方位角是否是垂直？根據(jù)高度角和方位角驅(qū)動(dòng)電機(jī)結(jié)束3第三章跟蹤控制系統(tǒng)硬件電路3.1 控制電路本文以 AT89C52 為主控制器，實(shí)現(xiàn)了一種混合控制，系統(tǒng)示意圖如圖1 所示。主要電路份為三部分 :單片機(jī)、鍵盤(pán)顯示接日芯片和日歷時(shí)鐘芯片之間

9、的通信電路 ;以光敏電阻為感光元件的反饋電路 ;單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路。3.1.1 控制單元 AT89C52控制部件選擇 ATMEL 公司生產(chǎn)的 AT89C52 型單片機(jī)。 AT89C52 是一種低功耗、高性能的 8 位單片機(jī)，片內(nèi)帶有 4KB 的 flash 可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器， 它采用 CMOS 工藝和高密度非易失性存儲(chǔ)器（ NURAM ）技術(shù)，而且引腳和指令系統(tǒng)都與 MCS-51 兼容。 AT89C52 是一種功能強(qiáng)、靈活性高且價(jià)格合理的單片機(jī)，可方便地應(yīng)用在各種控制領(lǐng)域。3.1.2 日歷時(shí)鐘芯片 DS1302DALLAS 公司生產(chǎn)的串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 DS1302，它具有實(shí)時(shí)時(shí)

10、鐘和 31 字節(jié)的靜態(tài) RAM ，采用串行通信， 可方便地與單片機(jī)接口。 DS1302 可提供秒、分、時(shí)、日、星期、月和年，并帶閏年補(bǔ)償，可采用 12h 或 24h 方式計(jì)時(shí)，采用雙電源：主電源和備用電源供電。43.2 傳感器使用兩只光敏傳感器與兩只比較器分別構(gòu)成兩個(gè)光控比較器控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)。由于一年四季、 早晚和中午環(huán)境光和陽(yáng)光的強(qiáng)弱變化范圍都很大，所以上述兩種控制器很難使大陽(yáng)能接收裝置四季全天候跟蹤太陽(yáng)。這里介紹的是將 4 個(gè)完全相同的光敏電阻分別置于太陽(yáng)光接收器的東西南北方向，負(fù)責(zé)檢測(cè)這四個(gè)方向的光源強(qiáng)度。如果太陽(yáng)光垂直照射在太陽(yáng)能電池板板上，東西 ( 南北 ) 兩個(gè)光敏電阻所接收到

11、的太陽(yáng)強(qiáng)度相同， 其阻值完全相同， 此時(shí)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)。 當(dāng)太陽(yáng)光方向與電池板垂直方向有夾角時(shí)， 接收光強(qiáng)多的光敏電阻阻值減少， 再經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大電路和信號(hào)調(diào)整芯片輸出電壓， 從而驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)， 直至兩個(gè)光敏電阻上的光照強(qiáng)度相同， 稱(chēng)為光敏電阻光強(qiáng)比較法。其優(yōu)點(diǎn)在于控制較精確且電路比較容易實(shí)現(xiàn)。光電模塊檢測(cè)的俯視圖，其由 5 只光敏電阻組成。正中央一只，旁邊四只圍成一圈。5第四章跟蹤系統(tǒng)機(jī)械部分太陽(yáng)跟蹤裝置的載體是太陽(yáng)能電池板， 電池板面積比較大，帶動(dòng)它所需力量較大，考慮到跟蹤平臺(tái)在輸入功率較小的情況下帶動(dòng)較大的電池板工作， 機(jī)械結(jié)構(gòu)又對(duì)會(huì)聚光線的強(qiáng)度存在影響等因素，跟蹤平臺(tái)機(jī)械部件設(shè)計(jì)一般應(yīng)滿(mǎn)

12、足一下要求：(1)光伏發(fā)電太陽(yáng)跟蹤裝置的機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠進(jìn)行大范圍的跟蹤，其跟蹤范圍要求大于或等于太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)范圍，并要避免極限位置鎖死； 當(dāng)跟蹤平臺(tái)在運(yùn)動(dòng)載體上運(yùn)行時(shí)，載體的運(yùn)動(dòng)不確定，可能朝各個(gè)方向行駛，相對(duì)于跟蹤平臺(tái)來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)變得更加復(fù)雜。 所以跟蹤平臺(tái)兩個(gè)方向的跟蹤范圍應(yīng)該設(shè)置的較大，以應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的情況。(2)光伏發(fā)電太陽(yáng)跟蹤裝置的機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)還要有較好的防風(fēng)性。跟蹤平臺(tái)一般用于固定安裝的場(chǎng)合，或者安裝在中低速運(yùn)送的載體上（太陽(yáng)能車(chē)、船） ，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能雙維大范圍自動(dòng)跟蹤。 在高速運(yùn)動(dòng)的載體上工作， 如果遇到很大的逆向風(fēng)， 采用防風(fēng)性能一般的平臺(tái)，極有可能導(dǎo)致平臺(tái)被吹動(dòng)或者吹翻，

13、無(wú)法進(jìn)行正常運(yùn)轉(zhuǎn)工作；采用能夠自鎖的機(jī)構(gòu)， 如鍋輪傳動(dòng)或者螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)， 遇到逆風(fēng)情況， 跟蹤平臺(tái)不會(huì)被風(fēng)吹動(dòng)或者吹翻，保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)。(3)較大的輸出功率，工作能耗小于給定值；綜合各種傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，齒輪傳動(dòng)具有傳動(dòng)比準(zhǔn)確、 傳遞扭矩大的優(yōu)點(diǎn)； 以上兩種傳動(dòng)比都較大， 能在使用功率較小的普通電機(jī)的同時(shí)傳遞足夠大的動(dòng)力， 比較適合在中低速運(yùn)動(dòng)載體上運(yùn)行的需求； 但這兩種結(jié)構(gòu)在傳動(dòng)時(shí)存在間隙，沒(méi)有諧波傳動(dòng)跟蹤精度高。(4)結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高；如果系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較松散，長(zhǎng)期逆風(fēng)工作變形會(huì)較大，剛性降低，提高剛性需要加固結(jié)構(gòu)或者使用剛性好的材料，這些都會(huì)使成本增加， 而且傳動(dòng)部件的性能易受到影響，跟蹤裝置的壽

14、命及可靠性降低。此外，應(yīng)盡量簡(jiǎn)化加工工藝，進(jìn)一步提高跟蹤裝置性?xún)r(jià)比。64.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖步進(jìn)電機(jī)、軸承和箱體等未畫(huà)出74.2 機(jī)構(gòu)受力太陽(yáng)能電池板面積為 100mm 80mm，面積較小，所以忽略風(fēng)力影響，則整個(gè)機(jī)構(gòu)受外力為太陽(yáng)能電池板自身重量 10kg，豎直向下。太陽(yáng)能電池板重力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩Tmgcos( ab / 2)為太陽(yáng)能電池板與豎直方向夾角a 為齒輪 4 到太陽(yáng)能電池板距離b 為太陽(yáng)能電池板寬度則最大轉(zhuǎn)矩為T(mén)max mg (40 30 / 2) 10 210 9.8 55 10 2 5.39 N M8第五章驅(qū)動(dòng)單元設(shè)計(jì)5.1 步進(jìn)電機(jī)現(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（ VR ）

15、、永磁式步進(jìn)電機(jī)（ PM）、混合式步進(jìn)電機(jī)（ HB ）和單相式步進(jìn)電機(jī)等。反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)采用高導(dǎo)磁材料構(gòu)成齒狀轉(zhuǎn)子和定子， 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，步距角可以做的相當(dāng)小， 一般為三相， 可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出， 步進(jìn)角一般為 1.5 度，但噪聲和振動(dòng)都很大。 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成， 定子上有多相勵(lì)磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，但動(dòng)態(tài)性能相對(duì)較差。永磁式步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子采用多磁極的圓筒形的永磁鐵， 在其外側(cè)配置齒狀定子。 用轉(zhuǎn)子和定子之間的吸引和排斥力產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)， 它的出力大， 動(dòng)態(tài)性能好， 但步距角一般比較大。一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度或 15度。混合式步進(jìn)電機(jī)

16、是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相和五相： 兩相步進(jìn)角一般為 1.8 度而五相步進(jìn)角一般為 0.72 度。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛，它是 PM 和 VR 的復(fù)合產(chǎn)品，其轉(zhuǎn)子采用齒狀的稀土永磁材料，定子則為齒狀的突起結(jié)構(gòu)。此類(lèi)電機(jī)綜合了反應(yīng)式和永磁式兩者的優(yōu)點(diǎn)， 步距角小，出力大，動(dòng)態(tài)性能好，是性能較好的一類(lèi)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，在計(jì)算機(jī)相關(guān)的設(shè)備中多用此類(lèi)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)有步距角（涉及到相數(shù)） 、靜轉(zhuǎn)矩、及電流三大要素組成。一旦三大要素確定，步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)便確定下來(lái)了。（ 1）步距角的選擇電機(jī)的步距角取決于負(fù)載精度的要求， 將負(fù)載的最小分辨率 （當(dāng)量）換算到電機(jī)軸上，每個(gè)當(dāng)量電機(jī)應(yīng)走多少角度

17、（包括減速）。電機(jī)的步距角應(yīng)等于或小于此角度。目前市場(chǎng)上步進(jìn)電機(jī)的步距角一般有 0.36 度/0.72 度（五相電機(jī)）、0.9 度/1.8 度（二、四相電機(jī)）、1.5 度/3 度 （三相電機(jī)）等。（ 2）靜力矩的選擇步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩一下子很難確定， 我們往往先確定電機(jī)的靜力矩。 靜力矩選擇的依據(jù)是電機(jī)工作的負(fù)載， 而負(fù)載可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載二種。 單一的慣性負(fù)載和單一的摩擦負(fù)載是不存在的。直接起動(dòng)時(shí)（一般由低速）時(shí)二種負(fù)載均要考慮，加速起動(dòng)時(shí)主要考慮慣性負(fù)載， 恒速運(yùn)行進(jìn)只要考慮摩擦負(fù)載。 一般情況下， 靜力矩應(yīng)為摩擦負(fù)載的 2-3 倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機(jī)的機(jī)座及長(zhǎng)度便能確定下來(lái)（

18、幾何尺寸）。（ 3）電流的選擇靜力矩一樣的電機(jī)， 由于電流參數(shù)不同， 其運(yùn)行特性差別很大， 可依據(jù)矩頻特性曲線圖，判斷電機(jī)的電流（參考驅(qū)動(dòng)電源、及驅(qū)動(dòng)電壓） 。95.2 步進(jìn)電機(jī)選擇5.2.1 步進(jìn)電機(jī) 1 選擇太陽(yáng)能電池板重力產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩Tmax mg (40 30 / 2) 10 210 9.8 55 10 25.39 N M所以步進(jìn)電機(jī) 1 最小轉(zhuǎn)矩為 5.39 N M ，考慮到其他因素步進(jìn)電機(jī) 1 靜力矩略大于太陽(yáng)能電池板重力產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩。步進(jìn)電機(jī)選用性能較好 86BYG 系列永磁兩相混合式步進(jìn)電機(jī)，選用森創(chuàng)公司 85BYG250C-SAFRBC-0302 兩相 4 線制步進(jìn)電機(jī)，

19、 該電機(jī)采用整步驅(qū)動(dòng)方式， 脈沖移動(dòng)角度整步方式的 1.8 度。整步驅(qū)動(dòng)方式在任一時(shí)刻只有一相通電，驅(qū)動(dòng)方式的驅(qū)動(dòng)相序: A ABBAAB B1085BYG250C-SAFRBC-0302 結(jié)構(gòu)115.2.2 步進(jìn)電機(jī) 2 選擇水平方向不受力，對(duì)轉(zhuǎn)矩要求較小。所以選擇：型號(hào) :46BYG001相數(shù) :2電壓 /V:12相電流 /A:0.09步距角 ():1.8步進(jìn)角誤差 (%):3每轉(zhuǎn)步數(shù) :200靜態(tài)轉(zhuǎn)矩 /(N m):210(-2)定位轉(zhuǎn)矩 /(N m):3.410(-3)125.3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)5.3.1 驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)有專(zhuān)用的驅(qū)動(dòng)器，如SH-20809N,SH-20803N,SH-

20、20504,SH-21006等。85BYG250C-SAFRBC-0302 選擇使用 SH-21006C 驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)。135.3.2 驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)SGS 公司的 L297 單片步進(jìn)電機(jī)控制集成電路適用于雙極性?xún)上嗖竭M(jìn)電機(jī)或四相單極性步進(jìn)電機(jī)的控制， 與兩片 H 橋式驅(qū)動(dòng)芯片 L298 組合，組成完整的步進(jìn)電機(jī)固定斬波頻率的PWM 恒流斬波驅(qū)動(dòng)器。L297 產(chǎn)生四相驅(qū)動(dòng)信號(hào)，用以控制雙極性?xún)上嗖竭M(jìn)電機(jī)或四相單極性步進(jìn)電機(jī)，可以采用半步、 兩相勵(lì)磁、單相勵(lì)磁三種工作方式控制步進(jìn)電機(jī)， 并且控制電機(jī)的片內(nèi) PWM 斬波電路允許三種工作方式的切換。使用 L297 突出的特點(diǎn)是外部只需時(shí)鐘、方向和工作方

21、式三個(gè)輸入信號(hào)，同時(shí) L297 自動(dòng)產(chǎn)生電機(jī)勵(lì)磁相序減輕了微處理器控制及編程的負(fù)擔(dān)。 L297 具有 DIP20 和 SO20 兩種封裝形式，可用于控制集成橋式驅(qū)動(dòng)電路或分立元件組成的驅(qū)動(dòng)電路。L297 主要由譯碼器、兩個(gè)固定斬波頻率的 PWM 恒流斬波器以及輸出邏輯控制組成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖所示。L297 另一重要組成是 PWM 斬波器控制相繞組電流，實(shí)現(xiàn)恒流斬波控制，以獲得良好的轉(zhuǎn)矩 -頻率特性。每個(gè)斬波器由一個(gè)比較器、一個(gè) RS 觸發(fā)器以及外接采樣電阻組成 (見(jiàn)圖 2) 內(nèi)部設(shè)有一公共振蕩器，向兩個(gè)斬波器提供觸發(fā)脈沖信號(hào)，脈沖頻率是由外接的 RC 網(wǎng)絡(luò)決定，當(dāng)時(shí)振蕩器脈沖使觸發(fā)器置 “1

22、，”電機(jī)繞組相電流上升，采樣電阻 RS 的電壓上升到基準(zhǔn)電壓 Vref 時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)，使觸發(fā)器復(fù)位，功率晶體管關(guān)斷，電流下降，等待下一個(gè)振蕩器脈沖的到來(lái)。這樣，觸發(fā)器輸出是恒頻的 PWM 信號(hào)，調(diào)制 L297 的輸出信號(hào)，繞組相電流峰值由 Vref 決定。CONTROL 信號(hào)用以選擇斬波信號(hào)控制。當(dāng)它為低電平時(shí)，斬波信號(hào)作用于兩個(gè)禁止信號(hào)，高電平時(shí)，斬波信號(hào)作用于 A、B、C、 D 信號(hào)。前者適用于單極性工作方式，而對(duì)于雙極性工作方式的電機(jī)， 這兩種控制方式都可以采用。 利用 L297 的 SYNC14引腳可實(shí)現(xiàn)多個(gè) L297 同步工作，其連接方式如圖 3 所示，只將 RC 網(wǎng)絡(luò)接于一芯片上

23、，而其余芯片的 OSC 引腳均接地，這樣可避免接地雜波的引入問(wèn)題。SGS 公司的 L298 芯片是一種高電壓、大電流雙 H 橋功率集成電路，可用來(lái)驅(qū)動(dòng)繼電器、線圈、直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)等感性負(fù)載。 它具有兩抑制輸入來(lái)使器件不受輸入信號(hào)影響。 每橋的三極管的射級(jí)是連接在一起的， 相應(yīng)的外接線端可用來(lái)連接外設(shè)傳感電阻。可安置另一輸入電源，使邏輯能在低電壓下工作。采用 L297 和 L298實(shí)現(xiàn)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路見(jiàn)圖 4，該電路為固定斬波頻率的 PWM 恒流斬波驅(qū)動(dòng)方式，適用兩相雙極性步進(jìn)電機(jī)，最高電壓 46V ，每相電流可達(dá) 2A。用兩片 L298 和一片297 配合使用，可驅(qū)動(dòng)更大功率的兩相步進(jìn)電機(jī)。L297 和 L298 的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖軟件設(shè)計(jì) 當(dāng)程序進(jìn)入到非程序區(qū)，只要在非程序區(qū)設(shè)置攔截措施，使程序進(jìn)入陷阱，然后強(qiáng)迫程序回到初始狀態(tài)。如對(duì) CPU 的 RST 指令對(duì)應(yīng)的字節(jié)碼為 0FFH ，如果不用的程序存儲(chǔ)區(qū)預(yù)先寫(xiě)入 0FFH ，則當(dāng)程序因干擾而