步进电机驱动微型输注仪器的一种新方式

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  • 1、引言

          步进电机是一种将数字信号直接转换成角位移或线位移的控制驱动元件,具有快速起动和停止的特点。其机械位移和转速分别与输入脉冲的数量和脉冲频率成正比。步进电机在工业生产及人们生活的方方面面的应用十分广泛,而单片机控制步进电机具有功能灵活多样,脉冲输出准确,实时性强的特点,且系统成本较低。

          现有的小型步进电机驱动电路,基本采用OC门驱动和三极管推拉式驱动。OC门电路驱动电机的缺点是驱动电流不够,响应速度慢,而且OC门最好工作在+5V电压环境下,在低电压环境下,工作不稳定。三极管推拉式驱动步进电机的缺点是NPN和PNP三极管的选择上。两个三极管的PN结开关点要尽量相同,否则三极管会被击穿,产生不安全隐患。

          本文针对传统小型步进电机驱动存在的这些问题,并结合一种微型输注仪器的电机驱动装置的设计,提出一种新型步进电机驱动方案。本方案采用MSP430单片机,通过其上运行的软件控制MAX4685高速模拟开关的输出,从而实现对步进电机的控制。

           这种低成本,高稳定,高性能的驱动方式,适合低电压,大电流,响应频率比较高的场合。

    2、微型输注仪器的电机驱动方案

          本文研制的微型输注仪器由三个部件组成:输注液容器、一个小型电池驱动的泵、用于准确控制泵输注剂量的计算机芯片。以上部件封装后,形成一个大小如同寻呼机的输注仪器,泵容器通过输入指令的控制由细塑料管输注液体。

          该仪器的电机驱动装置,包括指令输入面板、驱动电路控制板、步进电机。驱动电路控制板采用集成电路MAX4685;其驱动电路控制板的输出端连接小型步进电机的输入端。该微型输注仪器的电机驱动框图如图1所示。

                                  
                                            图1 电机驱动框图
     
          输入面板是通过按键设置参数,通过在单片机运行的智能软件控制单片机的IO端口输出。单片机的IO端口连接集成电路MAX4685的输入端。集成电路MAX4685为高速模拟开关,输入为脉冲方波,控制MAX4685模拟开关的动作,使MAX4685的输出为脉冲方波。这样MAX4685可提供500mA的脉冲电流。MAX4685芯片为双路模拟开关,开关闭合时具有0.8Ω的电阻(2.7V工作),1.8V到5.5V电压工作范围。响应速度最高可达1MHz,驱动电流最大可达500mA。

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