1 引言
步進(jìn)電動機(jī)是一種將離散的電脈沖信號轉(zhuǎn)化為相應(yīng)角位移或線位移的電磁機(jī)械裝置，它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比，是一種輸入與輸出脈沖對應(yīng)的增量驅(qū)動元件。它具有轉(zhuǎn)矩大、慣性小、響應(yīng)頻率高等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在工業(yè)上得到廣泛的應(yīng)用。但其步矩角較大，一般為1.5~3°，往往滿足不了某些高精度定位、精密加工等方面的要求。
實(shí)現(xiàn)細(xì)分驅(qū)動是減小步矩角、提高步進(jìn)分辨率、增加電動機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)的一種行之有效的方法。目前步進(jìn)電動機(jī)細(xì)分驅(qū)動控制，多采用量化的梯形波、正弦波作為細(xì)分驅(qū)動的電流波形，但實(shí)際上這些電流波形一般在步進(jìn)電動機(jī)上均不能得到滿意的細(xì)分精度。
在合理選擇電流波形的基礎(chǔ)上，提出用AT89C52單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)的步進(jìn)電動機(jī)斬波恒流細(xì)分驅(qū)動方案，其運(yùn)行功率小，可靠性高，通用性好，細(xì)分精度高，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。
2 細(xì)分電流波形的選擇及量化
步進(jìn)電動機(jī)的細(xì)分控制，從本質(zhì)上講是通過對<strong class="kgb" onmouseover="isShowAds = false;isShowAds2 = false;isShowGg = true;InTextAds_GgLayer="_u6B65_u8FDB_u7535_u673A";KeyGate_ads.ShowGgAds(this,"_u6B65_u8FDB_u7535_u673A",event)" style="border-top-width: 0px; padding-right: 0px; padding-left: 0px; font-weight: normal; border-left-width: 0px; border-bottom-width: 0px; padding-bottom: 0px; margin: 0px; cursor: hand; color: #0000ff; padding-top: 0px; border-right-width: 0px; text-decoration: underline" onclick="javascript:window.open("http://www.google.com/url?sa=L&ai=BbQdcJqdYR8y8C5yssQK8pbmSCpzY8hPMhJv6Af_Ey8UDsNWFARABGAEgr5qqCSgHOAFQ1JmPyfv_____AWCdudCBkAWqAQoxMDAwMDE2MDAyyAEBqQISTH9u4R2CPsgC5M522QNkOcfKHGrl5g&num=1&q=http://www.stepservo.com/prl.asp%3Faspid%3D2%26c2id%3D25%26c3id%3D71%26c4id%3D87&usg=AFQjCNEll7jhS1spnrRpfZ_avtimTUFemw");GgKwClickStat("步進(jìn)電機(jī)","www.stepservo.com","afs","1000016002");" onmouseout="isShowGg = false;InTextAds_GgLayer="_u6B65_u8FDB_u7535_u673A"">步進(jìn)電機(jī)的勵磁繞組中的電流控制，使步進(jìn)電動機(jī)內(nèi)部的合成磁場為均勻的圓形旋轉(zhuǎn)磁場，從而實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電動機(jī)步矩角的細(xì)分。一般情況下，合成磁場矢量的幅值決定了步進(jìn)電動機(jī)旋轉(zhuǎn)力矩的大小，相鄰兩個合成磁場矢量之間的夾角大小決定了步矩角的大小。因此，想要實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的恒力矩均勻細(xì)分控制，必須合理控制步進(jìn)電機(jī)繞組中的電流，使電動機(jī)內(nèi)部合成磁場的幅值恒定，而且每個進(jìn)給脈沖所引起的合成磁場的角度變化也要均勻。我們知道在空間彼此相差2π/m的m 相繞組，分別通以相位上差2π/m而幅值相同的正弦電流，則合成的電流矢量便在空間做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，且幅值保持不便。這一點(diǎn)對于反映式步進(jìn)電動機(jī)來說比較困難，因?yàn)榉磻?yīng)式步進(jìn)電動機(jī)來說比較困難，因?yàn)榉从呈讲竭M(jìn)電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場只與繞組電流的****值有關(guān)，而與電流的正反流向無關(guān)。以比較經(jīng)濟(jì)合理的方式對步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)步矩角的任意細(xì)分，繞組電流波形宣采用如圖1所示的形式
其中，α為電動機(jī)轉(zhuǎn)子偏離參考點(diǎn)的角度。 ib滯后于ia 2π/3, ic超前于ia 2π/3。此時，合成電流矢量在所有區(qū)間
，從而保證合成磁場幅值的恒定，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩，而步進(jìn)電動機(jī)在這種情況下也最平穩(wěn)。將繞組電流根據(jù)細(xì)分倍數(shù)均勻量化后，所得細(xì)分步矩角也是均勻的。為了進(jìn)一步得到更加均勻的細(xì)分步矩角，可以通過實(shí)驗(yàn)測取一組在通入量化電流波形時，步進(jìn)電動機(jī)細(xì)分步矩的數(shù)據(jù)，然后對其誤差進(jìn)行插值補(bǔ)償，求得實(shí)際的補(bǔ)償電流曲線，這些工作大部分可以由計算機(jī)來完成。在取得矯正后的量化電流波形之后，以相應(yīng)的數(shù)字量儲存于E?PROM 中的不同區(qū)域，量化的程度決定了細(xì)分驅(qū)動的分辨率。
3 細(xì)分驅(qū)動方案及硬件實(shí)現(xiàn)
斬波恒流細(xì)分驅(qū)動的方案的原理為：由單片機(jī)輸出 E?PROM 中儲存的細(xì)分電流控制信號，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號，再取樣信號進(jìn)行比較，形成斬波控制信號，控制各功率管前級驅(qū)動電路的導(dǎo)通和關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)繞組中電流的閉環(huán)控制，從而實(shí)現(xiàn)步矩的精確細(xì)分。系統(tǒng)原理框圖如圖2所示。
3.1 控制電路
控制電路主要由AT89CT52單片機(jī)、驅(qū)動電路、D/A轉(zhuǎn)換、E?PROM及可編程鍵盤/顯示控制器Intel8279等組成，單片機(jī)是
|
