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論壇公告: 中國步進電機應用網:http://using.zgbjdj.com/
  文章標題:步進電動機智能細分控制電路
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作者:jialincy  發表時間:2010-4-20 18:30:14
步進電動機智能細分控制電路
    屈衛東  (西北工業大學  西安710072)
1引  言
    細分方法是步進電動機的一種重要驅動技術,它在不改變電機內部參數、保持伺服系統結構簡單、定位方便等特點的同時,顯著改變了步進電動機各種性能。本文采用正弦細分方式,在電機內建立均勻的圓形旋轉磁場,各相繞組電流的合成矢量在空間作等幅旋轉,轉子跟隨電流矢量,可停留于電流矢量所決定的任意位置上,通過控制電流合成矢量得到轉子運動的速度及位置。
    在許多工業場合,即要求電機運動高速快捷,又要低速平穩,例如在機械加工中,需要低速進行切削工件,保證工件工藝要求,又要在其他方式中,提高速度滿足工作效率。盡管交流伺服電機能夠滿足上述要求,但價格高,控制電路復雜,而步進電機成本低、工作可靠、控制簡單,深得用戶的歡迎,通常步進電機轉動是步進的,轉子轉角θ與時間t的函數關系不是線性的,轉子從一個平衡點到另一個平衡點時,轉子轉速θ在各點都不相同,有過沖和振蕩。尤其是低速時,這種現象更為明顯,解決方法之一是將一個步距角細分n微步,每一驅動脈沖電機走一微步,隨著n的增加,過沖和振蕩現象逐漸消失,電機轉動完全均勻。文獻2采用軟硬件互補的方式,即在高頻時采用硬件微步驅動系統,低頻時用軟件微步驅動提高運行平穩性。根據工作要求,由單片機控制電機在某種細分方式工作,但它沒有考慮兩段之間速度銜接的平穩性及調速范圍。
2驅動電路
驅動電路主要是要兼顧電機的平穩性和快捷性,如圖1所示,輸出脈沖頻率等于步進電機的****運行頻率.fd,用脈沖下沿觸發可逆計數器4029到eprom的數據門,并且控制計數器的復位端。計數器起門限作用,當時鐘脈沖超過nfd時,即電機處于臨界失步狀態,計數器輸出關閉4029時鐘輸入開關,保持電機在****頻率運行而不失步。邏輯分配電路控制各相繞組通電方式及開關時序,低速時用四相雙四拍,高速用四相四拍控制。驅動放大包括三角波調制、比較、整形、放大和功率驅動部分。反饋部分包括電流檢測、放大、電平移動和校正環節。
  驅動電路的特性:
 (1)采取再循環式斬波調整電路,提高了系統效率,電機發熱降低。
 (2)雙級斬波式驅動電路在任何時候都能精確控制繞組電流,使力矩輸出增大,運行平穩。
(3)電機靜止時,具有脈沖檢測的自動旁流系統,可降低驅動電流,使功耗最小。
(4)具有力矩提升功能,可在加速臨界點提高力矩。
 (5)自動抗振電路可監測振蕩的臨界點,并修正電流波形。
3結論
采用四相混合式步進電機作為轉臺的執行機構,轉臺與電機同軸聯接,根據轉臺的實際工作要求,選擇n=26,用激光精密檢測儀,記錄電機三種轉速的波動和電機的加減速。從圖2可見.隨轉速降低,電機波動變小。圖3表示電機加減速時,速度的銜接。整個電路簡單明了,實用可靠。經現場檢驗,滿足實際工作要求。
    參考文獻
1  鐘仁人.步距角任意細分的步進電動機電流波形的討論.微特電機,1996(3)
2范正翹.單片機控制的步進電動機綜合微步驅動系統.微特電機,1996(3)
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