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基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研究
湛江技師學(xué)院 盧金盈 2014/1/9 21:14:06
（接上頁(yè)）接收機(jī)收到信號(hào)所需的時(shí)間。這樣當(dāng)信號(hào)的傳播速度已知時(shí)就可以計(jì)算出信號(hào)發(fā)射機(jī)和信號(hào)接收機(jī)之間的距離了，然后再利用已有的定位算法計(jì)算出接收機(jī)的位置。應(yīng)用TOA進(jìn)行定位時(shí)要求節(jié)點(diǎn)之間必須要保持精確的時(shí)間同步，而這一點(diǎn)在實(shí)現(xiàn)起來(lái)是相當(dāng)困難的，同時(shí)這也對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)的硬件和功耗提出了較高的要求。
3基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總體實(shí)現(xiàn)
傳統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)采用分立元件或者集成電路組成的控制回路，不僅調(diào)試安裝復(fù)雜，要消耗大量元器件，而且一旦定型之后，要改變控制方案就一定要重新設(shè)計(jì)電路。單片機(jī)的出現(xiàn)，使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制方式變得非常靈活。采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)控制，既簡(jiǎn)化了電路，也降低了成木。以軟件方式驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，不但可以通過(guò)程序在一定范圍內(nèi)自由設(shè)定步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、往返轉(zhuǎn)動(dòng)的角度以及轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)等，還可以方便.靈活地控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，以滿(mǎn)足不同用戶(hù)的要求。單片機(jī)的作用在于通過(guò)程序設(shè)計(jì)把并行二進(jìn)制控制碼轉(zhuǎn)換成串行脈沖序列輸出，并實(shí)現(xiàn)方向控制。通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)即可以控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的;同時(shí)通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。
值得指出的是，由于細(xì)分步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的細(xì)分?jǐn)?shù)可以有多種設(shè)定方式，特別是現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)幾乎都具有電子齒輪功能，無(wú)需用減速齒輪配置出所要求脈沖當(dāng)量，加上混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流小，輸出力矩大，因此，現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床廣泛采用電動(dòng)機(jī)與絲杠直接連接方式。系統(tǒng)中可為每個(gè)軸設(shè)定兩個(gè)參數(shù)：分子A、分母B，設(shè)系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量為0.001(mm/脈沖)，則系統(tǒng)的輸出控制脈沖當(dāng)量為(A/B)•0.001(mm/脈沖)�？梢�(jiàn)，實(shí)際輸出控制脈沖當(dāng)量幾乎可以隨意設(shè)定。
目前市場(chǎng)上已有許多集成斬波功放芯片，這些集成電路可使步進(jìn)電機(jī)的工作頻率、轉(zhuǎn)矩得到提高，并能減少噪音。使用SLA7026M模塊構(gòu)成的四相步進(jìn)電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)電路，接一RSA、RSB輸入端；OUTA、OUTB為步進(jìn)驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端，接到四相步進(jìn)驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端A、B、C、D上；VZ是穩(wěn)壓管，限制參考信號(hào)Vref，以防輸入電流超過(guò)額定值，損壞芯片和電機(jī)。該芯片的最大輸出電流為2A，可直接驅(qū)動(dòng)小功率步進(jìn)電機(jī)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)大功率步進(jìn)電機(jī)時(shí)，可將芯片輸出端輸入功率放大電路，擴(kuò)展輸出電流和功率。若兩相通以不同大小的電流，那么轉(zhuǎn)子齒不會(huì)停在兩相定子步的中間，而會(huì)偏向于繞組通電電流較大的那個(gè)齒。如果將額定電流分成n（n為正整數(shù)）等分，使同時(shí)通電的兩個(gè)繞組的通電電流差按1/n逐漸變化，從額定電流的-1倍依次增加到+1倍，則此時(shí)步進(jìn)電機(jī)一次轉(zhuǎn)動(dòng)的步距角就為變成原來(lái)步距角的1/2n左右。但這種對(duì)額定電流的線性分配不能保證步距角的線性變化。EPROM的地址由可逆計(jì)數(shù)器產(chǎn)生。EPROM輸出相應(yīng)的電流數(shù)據(jù)，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬電壓，該電壓控制恒流電路，使繞組中產(chǎn)生相應(yīng)的電流，如此便可以控制各相電流的大小，實(shí)現(xiàn)細(xì)分驅(qū)動(dòng)。
結(jié)論
上述步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)， 根據(jù)電流矢量恒幅均勻旋轉(zhuǎn)原理確立了基于單片機(jī)控制的細(xì)分驅(qū)動(dòng)模式， 同時(shí)采用電流反饋來(lái)修正由于電機(jī)相電流與其產(chǎn)生的磁場(chǎng)之間的非線性引起的誤差，大大提高了步進(jìn)電機(jī)的分辨率和精確度， 抑制電磁噪聲和機(jī)械振動(dòng)， 電機(jī)運(yùn)行性能十分理想。本文針對(duì)超高精密定位和數(shù)控加工等場(chǎng)合對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)提出的精確控制要求，設(shè)計(jì)出一種構(gòu)造簡(jiǎn)單、成本低、集成度高、運(yùn)行穩(wěn)定可靠的細(xì)分驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。
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