步进电动机的驱动和控制技术
8页1、步进电动机的驱动和控制技术步进电动机的驱动和控制技术 步进电动机与交直流电动机不同之处是,仅仅接上供电电源它是不会运行的,图11.29表示步进电动机的驱动和控制系统的基本组成。该系统包括步进电动机、脉冲发生器、脉冲分配器、功率放大器以及直流功率电源等五个部分。较复杂的驱动控制系统带有位置反馈的环节,组成闭环系统。脉冲发生器和脉冲分配器 脉冲发生器是产生步进电动机角位移或速度的控制脉冲电路。步进电动机运行的转角或转速由脉冲发生器的脉冲频率(Hz或脉冲/s)所确定。步进电动机的转角正比于输入的脉冲数,对应于脉冲信号数量,它是频率和时间的乘积。例如一个步距角为1.8。的步进电动机要旋转90,则根据1.8N=90,得到脉冲信号数量N50。=N0式中-转角();N-脉冲个数; 0-步距角(/步)。步进电动机的步距角是由其设计结构决定的,在以一般方式运行时,步进电动机的转角只能是步距角的整数倍,因此在设计步进电动机驱动系统时,必须考虑其步距角。 由硬件制作的脉冲发生器电路不胜枚举,学过数字电路的读者应该比较熟悉。在当前微处理器大量渗透传动技术的形势下,利用微处理器的软硬件资源实现脉冲发生器的功能也
2、是很容易的,在第12章中将对此有所介绍。 脉冲分配器是时序逻辑电路的一种,它接受脉冲发生器的控制脉冲信号,输出按一定时序排列的多路电平信号。通常电机的脉冲分配器为环形分配器,即时序按环形移位封闭排列。脉冲分配器的工作方式是与步进电动机的相数、拍数、运行状态、正反转等要求有关。脉冲分配器可以由分立元件组成数字电路,但较复杂、可靠性差。目前,脉冲分配器大多采用专用集成电路来组成,以完成各种脉冲分配方式。 PMM8713是一个16引脚的专门用于步进电机脉冲分配的集成电路芯片,具有把时钟脉冲分配给三相或四相绕组的功能,其原理图见图11.30。它有六种脉冲分配方式可供选择(三相三种,四相三种)。该电路采用CMOS铝栅工艺结构,输入端与标准CMOS兼容,而且均采用施密特整形电路;输出端驱动能力不低于20mA,同时还将控制器的状态变成检测信号输出。 PMM8713各引脚功能简述如下: 1脚(Cu)-正转时钟脉冲输入端。当该端有脉冲输入时,在输出端14将有正转脉冲序列输出。 2脚(CD) -反转时钟脉冲输入端。当该端有脉冲输入时,在输出端14将有反转脉冲序列输出。 3脚(CK) -正反转时钟脉冲输入端
3、。 4脚(U/D) -正反转控制端。 芯片提供了灵活选择两种时钟脉冲输入模式的手段。前者通过1、2两脚分别输入正转或反转两种脉冲,后者通过3脚输入脉冲序列,至于是正转还是反转则由4脚控制。这两者方式不能同时使用,如采用1、2脚输入时钟脉冲,则3、4脚应接低电平;如采用3、4脚输入模式,则1、2脚应接低电平。 5、6脚(EA、EB) -励磁切换控制。当EA.EB同时为低电平“O”时,输出为双励磁方式(对于三相电机来说,相当于双三拍方式);当EA.EB为不同电平时,输出为单励磁方式(对于三相电机来说,相当于单三拍方式);当EA、EB同时为高电平“1”时,输出为12双励磁方式(对于三相电机来说,相当于六拍方式)。 7脚(c)-三相/四相控制。该端为低电平“O”时,为三相输出;为高电平“1”时,为四相输出。 8脚(Uss) -电源接地端。 9脚(R) -复位端。将输出复位到初始状态j 1013脚(41)-各相信号输出端。输出端驱动能力不低于20mA。 14脚(EM)-励磁方式检测输出。 15脚(Co)-时钟脉冲检测输出。 16脚(UDD) -电源端(+4+18V)。 图11.31为PMM871
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