单片机控制步进电机驱动系统的电磁干扰及抑制

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【摘 要】随着计算机技术的快速发展，人们对单片机的控制模式提出了更高的要求。针对这一现象，人们开始将单片机运用于步进机控制系统中，提高步进电机的实用性。本文针对步进电机在实际工作过程中的电磁干扰问题，提出相应的解决措施，旨在完善步进电机控制系统。

【关键词】步进电机 控制系统 单片机 电磁干扰

【中图分类号】TM383.6 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2013）31-0188-02

一 步进电机的发展现状

步进电机作为感应电机的一种，适用于机械制造行业中，企业通过计算机控制步进电机的工作程序，提高传动的准确率，促进了步进电机的现代化发展。现阶段，单片机逐渐应用于步进电机驱动系统中。实际工作过程中，单片机发出脉冲信号，步进电机根据脉冲信号以特定的频率进行工作。由于单片机脉冲信号以方波的形式呈现，而步进电机需要按照一定的顺序进行运转，使得单片机控制回路中受到极大的电磁干扰，其脉冲信号出现不稳定现象，缩短元件的使用寿命，影响步进电机的正常工作。由此可见，采取有效措施抑制单片机控制步进电机驱动系统具有重要意义。

二 单片机控制步进电机驱动系统电磁干扰的来源

将单片机与步进电机视为一个工作系统，由单片机发出脉冲信号，步进电机接收信号后将其转化为特定的工作频率。单片机和步进电机作为统一系统的不同组成部分，工作过程中必然会产生相互影响。同时，机器供电过程中也会出现电磁反应，干扰信号以导线、电容等为媒介，对单片机控制步进电机驱动系统产生干扰。

由此可见，单片机控制步进电机驱动系统受到多方面的电磁干扰：（1）供电产生的磁感造成的干扰。由于机器运转的需要，电网电流的负载会随系统的运转而变化。变化过程中供电系统会出现瞬变变电压波，该电波对工作电流和步进电机产生电磁干扰。（2）单片机和步进电机在工作期间，其产生的电磁存在着差异。当步进电机驱动系统的电磁随线路对单片机造成电磁干扰时，单片机的脉动信号出现异常，导致步进电机的工作频率也随之发生变化。（3）磁场耦合作用也是造成单片机控制步进电机系统受到电磁干扰的重要因素之一。步进电机在实际工作中需要频繁的通断电，线路在进行突然通电的工程中，会导致线路中出现磁场耦合作用。由于该操作过于频繁，对线路的电磁干扰不断增加，损坏系统元件，缩短元件的使用寿命。（4）由于系统的布线存在不规范的现象，导致单片机控制步进电机驱动受到不同线路产生的电磁感应的通过干扰。

三 单片机控制步进电机驱动系统电磁干扰的抑制方式

第一，隔离相邻电路。单片机与步进电机之间电磁相互干扰，是单片控制步进电机驱动电磁干扰的重要来源。因此，相关部门必须重视部件间的线路隔离。目前，很多企业采用光电隔离的方式切断线路之间的联系，使得单片机和步进电机作为两个单独的运行系统，降低相互间的电磁干扰。此外，采用适当方式进行线路隔离，可以避免单片机、步进电机驱动并联入公共线路和地线中，降低线路频繁通断电中强大的电流对驱动系统产生的电磁干扰，提高单片机脉冲信号的准确性。

第二，接地线路的合理化。由于接地线路信号频繁变化，增加了线路的电压负荷，易产生电磁波，干扰系统的正常运行。进行单片机和步进电机接地线路的设计时，应遵循由小到大的原则，通过降低电流骤增的次数达到控制线路间电磁相互干扰的目的。

第三，延长开关开通时间。金氧半场效晶体管主要用于步进电机控制系统中，达到控制系统回路电流的目的。使用金氧半场效晶体管控制实现电路的快速导电时，电路中的瞬时电流会增大，对控制系统的电路产生干扰。因此，应适当延长开关开通的时间，通过延缓开关速度，降低电流瞬间增大而产生的尖峰电流，可有效控制电磁对单片机控制步进电机驱动系统的干扰。此外，还可以利用旋转控制装置吸收接地线路中的归路电流，避免线路中出现电磁的强度增大，扩大电磁干扰范围。

第四，布线的规范化。由于线路在通电期间会产生大量的电压波或形成回路电流，使得相邻线路之间产生强大的电磁干扰，增加电磁强度。对此，企业可以从三个方面合理设置线路：（1）了解电磁干扰源的电磁强度，控制线路与单片机、步进电机驱动系统之间的距离，降低电磁干扰源对控制系统的电磁干扰强度。（2）对单片机控制步进电机驱动系统布线时，应尽量避免平行布线，降低相邻线路的电磁干扰。同时，根据线路间的用途，分开布线，并保证交叉线路在同一回路中的位置相等，可减少线路电磁干扰。（3）根据布线的需要，可在单片机与步进电机附近设置屏蔽线，降低线路电磁干扰的强度。

第五，变压器结构的合理化。变压器作为步进电机重要的组成部分，其易出现漏磁的现象，干扰步进电机的正常运行，因此，选择变压器的内置铁芯时应考虑到铁芯的漏磁强度。目前，人们常用C型铁芯设计变压器内置结构，使其内部结构设计逐步趋于合理化。

四 结束语

随着社会的不断发展，单片机控制步进电机驱动系统逐渐成为企业生产中必不可少的设备之一。然而，该系统在实际运行过程中往往受到外界电磁源的干扰，影响系统的正常运作。因此，应合理布置线路，适当采用屏蔽线降低电磁干扰强度，提高步进电机控制系统的工作性能。

参考文献

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