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步进电机的控制

发布时间:2014/6/10 21:54:48 访问次数:704

   四相步进电机的控制电路如图7-26所示。

   图7-26  四相步进电机控制电路框图

   由图7-26可知,AD7821KRZ步进电机中有脉冲分配电路和驱动电路两个重要电路。

   脉冲分配电路有少进脉冲和转向控制两个输入信号。脉冲分配电路在步进脉冲信号和转向控制信号的共同作用下产生正确转向的四相激励信号。此激励信号经过驱动电路送至步进电机,从而控制步进电机朝正确的方向转动,此激励信号的频率决定了步电机的转速。脉冲分配可通过脉冲分配器实现,也可通过软件实现。

   驱动电路的主要作用是实现功率放大。一般脉冲分配器输出的驱动能力是有限的,它不可直接驱动步进电机,通常要经过一级功率放大。对于功率家已经生产出了集成度较高、脉冲分配与驱动电路集成在一块的芯片,应用中只需要将它的输出端与步进电机相连即可。

   对于驱动电路而言,驱动它的直流供电电源十分重要。

   (1)电压的确定。驱动电路是直接驱动步进电机的,因此供电电源电压要根据步进电机的工作转速和相应要求来选择。如果步进电机工作转速较高或响应要求较快,那么电压取值也较高,但注意电源电压的纹波不能超过驱动器的最大输入电压,否则可能损坏驱动器。

          

   (2)电流的确定。供电电源电流一般根据驱动器的输出相电流I来确定。如果采用线性电源,电源电流一般可取I的1.1~1.3倍:如果采用开关电源,电源电流一般可取I的1.5~2.0倍。

   步进电机在步进时是机械转动,因此存在惯性。当从静止状态起到步进时,相当于开始转动的速度为零,它不可能立即就达到最大转速(频率),因此要有一个逐渐加速的过程,否则可能由于惯性导致“失步”。例如,开始应该走20步,却只走了19步,丢了1步。步进电机的最高启动频率(又称突跳频率)一般为O.lkHz~3或4kHz,以超过最高启动频率的频率直接启动,将出现失步现象,甚至无法启动。同理,当步进电机以最离频率(可达几百千赫兹)步进时,它不可能立即停下来,很可能出现多走几步的情况,这当然也会造成错误,因此在停止之前应当有一个预先减速的过程,到该停止的位置时,速度已经很慢,惯性已经很小,才能立即停止。

   步进电机在转换方向时,也一定要在电机降速停止或降到突跳频率之内再换向,以免产生较大的冲击而损坏步进电机。换向信号一定要在前一个方向的最后一个激励脉冲结束后以及下一个方向的第一个激励脉冲前发出。步进电机在某一高速运行时的正、反向切换实质上包含了降速、换向和升速3个过程。



   四相步进电机的控制电路如图7-26所示。

   图7-26  四相步进电机控制电路框图

   由图7-26可知,AD7821KRZ步进电机中有脉冲分配电路和驱动电路两个重要电路。

   脉冲分配电路有少进脉冲和转向控制两个输入信号。脉冲分配电路在步进脉冲信号和转向控制信号的共同作用下产生正确转向的四相激励信号。此激励信号经过驱动电路送至步进电机,从而控制步进电机朝正确的方向转动,此激励信号的频率决定了步电机的转速。脉冲分配可通过脉冲分配器实现,也可通过软件实现。

   驱动电路的主要作用是实现功率放大。一般脉冲分配器输出的驱动能力是有限的,它不可直接驱动步进电机,通常要经过一级功率放大。对于功率家已经生产出了集成度较高、脉冲分配与驱动电路集成在一块的芯片,应用中只需要将它的输出端与步进电机相连即可。

   对于驱动电路而言,驱动它的直流供电电源十分重要。

   (1)电压的确定。驱动电路是直接驱动步进电机的,因此供电电源电压要根据步进电机的工作转速和相应要求来选择。如果步进电机工作转速较高或响应要求较快,那么电压取值也较高,但注意电源电压的纹波不能超过驱动器的最大输入电压,否则可能损坏驱动器。

          

   (2)电流的确定。供电电源电流一般根据驱动器的输出相电流I来确定。如果采用线性电源,电源电流一般可取I的1.1~1.3倍:如果采用开关电源,电源电流一般可取I的1.5~2.0倍。

   步进电机在步进时是机械转动,因此存在惯性。当从静止状态起到步进时,相当于开始转动的速度为零,它不可能立即就达到最大转速(频率),因此要有一个逐渐加速的过程,否则可能由于惯性导致“失步”。例如,开始应该走20步,却只走了19步,丢了1步。步进电机的最高启动频率(又称突跳频率)一般为O.lkHz~3或4kHz,以超过最高启动频率的频率直接启动,将出现失步现象,甚至无法启动。同理,当步进电机以最离频率(可达几百千赫兹)步进时,它不可能立即停下来,很可能出现多走几步的情况,这当然也会造成错误,因此在停止之前应当有一个预先减速的过程,到该停止的位置时,速度已经很慢,惯性已经很小,才能立即停止。

   步进电机在转换方向时,也一定要在电机降速停止或降到突跳频率之内再换向,以免产生较大的冲击而损坏步进电机。换向信号一定要在前一个方向的最后一个激励脉冲结束后以及下一个方向的第一个激励脉冲前发出。步进电机在某一高速运行时的正、反向切换实质上包含了降速、换向和升速3个过程。



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