步进电动机的控制方法与驱动技术 点击:266 | 回复:1



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发表于:2018-04-24 11:38:04
楼主

(1)步进电动机的控制方法

由步进电动机的工作原理知道,要使电动机正常的一步一步地运行,控制脉冲必须按一定的顺序分别供给电动机各相。例如三相单拍驱动方式,供给脉冲的顺序为A—B—C—A或A—C—B—A,称为环形脉冲分配。脉冲分配有两种方式:一种是硬件脉冲分配(或称为脉冲分配器),另一种是软件脉冲分配,是由计算机的软件完成的。

① 脉冲分配器 脉冲分配器可以用门电路及逻辑电路构成,提供符合步进电动机控制指令所需的顺序脉冲。按其电路结构不同,可分为TTL集成电路和CMOS集成电路。

这两种脉冲分配器的工作方法基本相同。即当各个引脚连接好之后,通过一个脉冲输入端控制步进的速度;另一个输入端控制电动机的转向,并有与步进电动机相数相同的输出端分别控制电动机的各相。这种硬件脉冲分配器通常都包含在步进电动机驱动控制电源内。数控系统通过插补运算,得出每个坐标轴的位移信号,通过输出接口,向步进电动机驱动控制电源定时发出位移脉冲信号和正反转信号。

② 软件脉冲分配 在计算机控制的步进电动机驱动系统中,可以采用软件的方法实现环形脉冲分配。

上图是一个8031单片机与步进电动机驱动电路接口连接的框图。P1口的三个引脚经过光电隔离、功率放大之后,分别与电动机的A、B、C三相连接。

采用软件进行脉冲分配虽然增加了软件编程的复杂程度,但它省去了硬件环形分配器。系统减少了器件,降低了成本,也提高了系统的可靠性。

(2)步进电动机的驱动电源

环形脉冲分配器输出的电流很小(毫安级),必须经过功率放大。过去采用单电压驱动电路,后来常用高低压驱动电路,现在则比较多地采用恒流斩波和调频调压等形式的驱动电路。下面介绍单电压驱动电路的简单原理和特点。

单电压驱动电路的工作原理如下图。

图中L为步进电动机励磁绕组的电感,Ra为绕阻电阻,RC为外接电阻。电阻RC并联一电容C(可以提高负载瞬间电流),从而提高电动机的快速响应能力和启动性能。续流二极管VD和阻容吸收回路RC,是功率管VT的保护电路。

单电压驱动电路的优点是线路简单,缺点是电流上升不够快,高频时带负载能力低。

(3)步进电动机的细分驱动技术

在实际应用中,为了提高进给运动的分辨率,要求对步距角进一步细分。在不改变步进电动机结构的前提下,为了达到这一目的,将额定电流以阶梯波的方式输入。此时,电流分成很多个台阶,则转子就以同样的步数转过一个电动机固有的步距角。这样将一个步距角细分成若干步的驱动方法称为细分驱动。

细分驱动的优点是使步距角减小,运行平稳,提高匀速性,并能减弱或消除振荡。





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