核心提示：　　步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移或線位移的電磁機(jī)械裝置，也是一種能把輸出機(jī)械位移增量和輸人數(shù)字脈沖對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器件。步進(jìn)電機(jī)具有快速起停能力，只要電機(jī)的負(fù)荷不超過(guò)它所能提供的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩，就能通過(guò)

　　步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移或線位移的電磁機(jī)械裝置，也是一種能把輸出機(jī)械位移增量和輸人數(shù)字脈沖對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器件。步進(jìn)電機(jī)具有快速起停能力，只要電機(jī)的負(fù)荷不超過(guò)它所能提供的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩，就能通過(guò)輸人脈沖來(lái)控制它在一瞬間的啟動(dòng)和停止。步進(jìn)電機(jī)的步距角和轉(zhuǎn)速只和輸人的脈沖頻率有關(guān)，和環(huán)境溫度，氣壓，沖擊，震動(dòng)無(wú)關(guān)，也不受電網(wǎng)電壓的波動(dòng)和負(fù)載變化的影響，它每轉(zhuǎn)一周都有固定的步數(shù)，步進(jìn)精確和步距誤差不會(huì)長(zhǎng)期積累，因此，步進(jìn)電機(jī)在需要精確定位場(chǎng)合應(yīng)用廣泛。在控制系統(tǒng)中，大都采用單片機(jī)控制，由于單片機(jī)驅(qū)動(dòng)能力有限，所以需要驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)工作?，F(xiàn)在市場(chǎng)上的驅(qū)動(dòng)器基本上都是針對(duì)某一型號(hào)電機(jī)開(kāi)發(fā)的，并且價(jià)格較高。我們這里介紹一種簡(jiǎn)單的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。

　　2驅(qū)動(dòng)電路原理圖中給出其中一相的驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng)單片機(jī)輸出為低電平時(shí)，VMOS管IRF540關(guān)閉，線圈兩端電壓差為0，當(dāng)單片機(jī)輸出為高電平時(shí)，VMOS管打開(kāi)，線圈將通電，產(chǎn)生磁極，轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)向此通電線圈。輪流給步進(jìn)電機(jī)的A，B，C，D，A相循環(huán)通電，轉(zhuǎn)子將沿ABCDA方向順序旋轉(zhuǎn)，此稱(chēng)為步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，當(dāng)通電順序變?yōu)锳，D，C，B，A相循環(huán)通電時(shí)，轉(zhuǎn)子將沿ADCBA方向旋轉(zhuǎn)，稱(chēng)為步進(jìn)電機(jī)的反轉(zhuǎn)。

　　步進(jìn)電機(jī)一相繞組L是一個(gè)感性負(fù)載，在VMOS管從飽和突然變成截止時(shí)，繞組會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很大的反電勢(shì)；這個(gè)反電勢(shì)和電源u迭加在一起加在VMOS管的集電極上時(shí)，很容易使功率管擊穿，將續(xù)流二極管反向接在功率管的集電極和電源u之間，使得功率管在截止瞬間電機(jī)繞組產(chǎn)生的反電勢(shì)通過(guò)二極管續(xù)流作用而衰減掉，從而保護(hù)功率管不受損壞。

　　上述電路雖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但在高頻工作狀態(tài)時(shí)，效率非常差，在RC上并聯(lián)電容C可以改善注人步進(jìn)電機(jī)繞組的電流脈沖前沿。當(dāng)功率放大電路輸人控制信號(hào)令功率管導(dǎo)通瞬間，電流通過(guò)電容流過(guò)繞組，所以有一個(gè)瞬間的沖擊電流注人繞組中；這樣就使注人電流的前沿明顯變陡，從而提高了步進(jìn)電機(jī)高頻性能。在功率放大電路的電壓u和外接電阻Rc不變的條件下，在Rc上并聯(lián)電容C，使得在一個(gè)步進(jìn)的周期中，注人繞組的平均電流值相對(duì)增加了。從而提高了步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，尤其在高頻段工作時(shí)最為明顯。這種并聯(lián)電容的單電壓功率放大電路在實(shí)際應(yīng)用中有著較多的應(yīng)用。不過(guò)這種電路也有不足的地方，這就是在低頻工作時(shí)會(huì)使震蕩有所增加，引起低頻性能變差。

　　3接口軟件接口程序：4步進(jìn)電機(jī)的失步問(wèn)題步進(jìn)電機(jī)的失步有兩種原因。第一種原因是轉(zhuǎn)子的加速度慢于步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，也即是低于換相速度而產(chǎn)生的。這時(shí)是因?yàn)檩斎穗姍C(jī)的電能不足，在步進(jìn)電機(jī)中產(chǎn)生的同步力矩?zé)o法令轉(zhuǎn)子速度跟隨定子磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度，從而引起失步。并且凡是比這時(shí)頻率高的工作頻率都必將失步。這種失步說(shuō)明了步進(jìn)電機(jī)的拖動(dòng)能力不夠。一旦減少負(fù)載，或者提高繞組中的激磁電流，則有可能克服失步。

　　第二種原因是轉(zhuǎn)子的平均速度高于定子磁場(chǎng)的平均旋轉(zhuǎn)速度。這時(shí)定子通電激磁的時(shí)間較長(zhǎng)，大于轉(zhuǎn)子步進(jìn)一步所需的時(shí)間，則轉(zhuǎn)子在步進(jìn)過(guò)程中獲得了過(guò)多的能量，從而產(chǎn)生前沖和后沖的擺動(dòng)振蕩。當(dāng)振蕩足夠嚴(yán)重時(shí)就導(dǎo)致失步。

　　所以，在步進(jìn)電機(jī)的起始時(shí)刻，速度要低，第二步開(kāi)始高速運(yùn)行，可避免失步。

　　電池電流。溫度調(diào)理板選用宏拓PC6506G.電池向主控制器提供SOC信號(hào)使用的是宏拓PC7483板，它具有4路D/A通道。由于目前所研究的電池主要為膠體密封鉛酸電池，其特性比較一致，所以我們只進(jìn)行了單體電池的測(cè)試。本檢測(cè)系統(tǒng)使用VB語(yǔ)言編寫(xiě)電池?cái)?shù)據(jù)采集界面。該數(shù)據(jù)采集界面可以同時(shí)對(duì)電壓傳感器，溫度傳感器及電流傳感器的信號(hào)通過(guò)PC7422板的32通道進(jìn)行采集。在進(jìn)行數(shù)采前，首先須設(shè)定采樣間隔，及存貯文件路徑及文件名，接著按開(kāi)始采樣按鈕，系統(tǒng)就以設(shè)定的采樣間隔進(jìn)行采集。可以通過(guò)選擇通道的下拉菜單來(lái)對(duì)各通道的信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)圖形化顯示，也可以按觀看歷史曲線按鈕來(lái)觀看它的歷史曲線。程序編制成定時(shí)保存功能，即當(dāng)定時(shí)器到一定的時(shí)間對(duì)所采集的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行存盤(pán)備份，以免偶然失誤程序退出而丟失數(shù)據(jù)的情況（如小電流充電可能一次完整的試驗(yàn)需要好幾個(gè)小時(shí)，這么長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)偶然情況時(shí)有發(fā)生）。

　　4電池參數(shù)SOC算法及其處理電池參數(shù)SOC值的估計(jì)算法有很多種，如有采用對(duì)電池的積分方法來(lái)估計(jì)電池當(dāng)前SOC；采用電池電解液的有效質(zhì)量來(lái)估計(jì)電池SOC等。本文所采用的電池SOC值估計(jì)是采用電池的某時(shí)刻的電壓及電流大小，根據(jù)電池試驗(yàn)所確定的剩余容量SOC與電壓及電流的二維表格來(lái)表估計(jì)，因此電池SOC與電壓及電流關(guān)系的確定是本試驗(yàn)的主要目的。首先進(jìn)行電池的容量特性試驗(yàn)，即做幾組恒流放電試驗(yàn)，檢測(cè)各組恒流放電過(guò)程所能放出的電量。在做該容量特性試驗(yàn)過(guò)程中，同時(shí)記錄電池的兩端電壓歷程。這樣我們根據(jù)電流歷程并經(jīng)對(duì)電流歷程的處理成的容量特性關(guān)系轉(zhuǎn)變成電流及電池剩余容量的關(guān)系，即橫坐標(biāo)為電池的剩余容量，縱坐標(biāo)為電池的恒電流（幾組）。同時(shí)把和各組恒流試驗(yàn)對(duì)應(yīng)的電壓歷程也同樣轉(zhuǎn)化成端電壓與電池剩余容量SOC之間的關(guān)系。然后在橫坐標(biāo)離散均勻地平分電池SOC，對(duì)每一個(gè)SOC值，作與縱坐標(biāo)平行線與端電壓曲線相交成一組點(diǎn)，這組點(diǎn)就是當(dāng)前SOC值下電池放電過(guò)程（穩(wěn)態(tài)過(guò)程）端電壓與電流之間的關(guān)系。這樣各組電池SOC下都能得到端電壓與電流的關(guān)系，結(jié)合三者可以處理成電池SOC與端電壓及電流的二維關(guān)系表。

　　根據(jù)上面所描述的電池測(cè)試系統(tǒng)所提供的硬件設(shè)備，首先使用可視化VB語(yǔ)言進(jìn)行編程，完成對(duì)電池電壓、電流及溫度信號(hào)的數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)保存。在對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的處理過(guò)程中，用MATLAB語(yǔ)言對(duì)g進(jìn)行分析和處理。

　　5結(jié)論本文結(jié)合實(shí)際課題，介紹了混合動(dòng)力汽車(chē)中重要的子系統(tǒng)――電池檢測(cè)系統(tǒng)的組成及參數(shù)SOC算法的應(yīng)用。利用A/D，D/A及溫度調(diào)理板對(duì)傳感器輸人的信號(hào)進(jìn)行采集提供硬件支持。并應(yīng)用計(jì)算機(jī)VB編程技術(shù)，構(gòu)成電池主測(cè)試系統(tǒng)，可以完成對(duì)電池電壓，電流及溫度進(jìn)行采集并保存。然后根據(jù)所描述的算法運(yùn)用MATLAB語(yǔ)言對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到所要求的電池SOC參數(shù)，滿(mǎn)足了課題的實(shí)際需要。而且該系統(tǒng)還具備開(kāi)放性，以后可以為其它類(lèi)型的電池特性研究提供軟硬件的支持。

　?。ㄉ辖?8頁(yè)）S結(jié)束語(yǔ)本文介紹了一種簡(jiǎn)單的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，并對(duì)步進(jìn)電機(jī)工作中容易產(chǎn)生的問(wèn)題作了簡(jiǎn)單分析。對(duì)于對(duì)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度要求不高者，此電路有明顯的優(yōu)點(diǎn)。在作者設(shè)計(jì)的大氣采樣器中，此電路控制的步進(jìn)電機(jī)對(duì)針形閥旋轉(zhuǎn)起到很好作用。