2.1 MSP430主控电路
系统的核心控制采用TI公司的MSP430系列单片机MSP430F149,其主要特点是高度的功能集成,易于扩展,内部集成看门狗定时器、且自带捕获/比较寄存器的16位定时器Timer_A和Timer_B支持PWM输出功能以及具有超低功耗等特点,片上集成60 KB的FLASH存储器和2 KB的RAM同时提供256 B的信息FLASH,64脚方形扁平封装。此单片机还可以串行在线编程,无需外部编程电压。系统I/O口具体分配如下:P1口用于接收旋转编码器的反馈信号;P2口为中断口;P4用于驱动直流无刷电机的PWM信号输出;P5口用于驱动步进电机的方波信号输出;P6用于电机驱动器的控制信号输出。
2.2 电源管理电路
整个系统包含3.3 V,5 V,12 V,24 V四个电压环境。其中,3.3 V给单片机系统供电,5 V给旋转编码器供电,12 V直接由交直流变压器引出给驱动电路供电,24 V直接由交直流变压器引出给电机供电。5 V由12 V通过HDW20-12S05电源模块得到,如图3所示。3.3 V由5 V通过AMS1117芯片得到,电路如图4所示。
2.3 电机驱动器
步进电机驱动器采用2605AD驱动器。2605AD为一款等角度恒力距细分型驱动器,驱动电压DC 24~60 V,适配电流在5.0 A以下、外径为57~86 mm的各种型号的二相混合式步进电机。该驱动器内部采用类似伺服控制原理的电路,此电路可以使电机低速运行平稳,几乎没有震动和噪音,电机在高速时力矩大,定位精度最高可达25 600步/转。
直流无刷电机采用控制驱动器,该驱动器为闭环速度型控制器,采用IGBT和MOS功率器,利用直流无刷电机的霍尔信号进行倍频后进行闭环速度控制,控制环节没有PID速度调节器,系统控制稳定可靠,尤其是在低速下总能达到最大转矩,速度控制范围为150r/s~额定转速。
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