步進(jìn)電機(jī)控制器/驅(qū)動(dòng)器簡(jiǎn)化步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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時(shí)間：2014-03-17
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)
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Run和GoUntil命令用于使電動(dòng)機(jī)保持恒速旋轉(zhuǎn)，直到接到一條制動(dòng)命令 (適用于Run命令)或者有外部事件發(fā)生(適用于GoUntil)為止。當(dāng)接收到一條制動(dòng)命令時(shí)，控制器執(zhí)行下面兩種操作之一：緊急制動(dòng)或減速制動(dòng)。該器件還能執(zhí)行緊急制動(dòng)或減速停止，然后提供三態(tài)輸出。
圖 2:典型運(yùn)動(dòng)曲線
如圖3所示，使用一系列Run命令可以執(zhí)行復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。每接到一個(gè)新的Run命令后，控制器都會(huì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)做加速或減速旋轉(zhuǎn)到新命令指定的位置，并以指定速度保持旋轉(zhuǎn)，直到接收到下一條Run命令或一條Stop命令為止。當(dāng)接收到一條反向運(yùn)轉(zhuǎn)命令時(shí)，電機(jī)減到最低速度，然后再向相反方向加速運(yùn)轉(zhuǎn)。
圖 3:多條Run命令可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。
電壓控制式微步進(jìn)
通常情況下，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路是電流式控制設(shè)計(jì)，電流控制器監(jiān)測(cè)并控制繞組電流強(qiáng)度。這種結(jié)構(gòu)讓設(shè)計(jì)人員能夠在寬轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)保持所需的轉(zhuǎn)矩，而且電源電壓波動(dòng)很小。這種設(shè)計(jì)非常適合全步和半步驅(qū)動(dòng)器，而且也易于實(shí)現(xiàn)。很多設(shè)計(jì)人員避免在微步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器中使用電壓控制方式，因?yàn)殡娫措妷鹤兓瘜?dǎo)致峰流有很大變化，而且，隨著轉(zhuǎn)速提高，電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)（EMF ）也會(huì)增強(qiáng)。不過(guò)，利用數(shù)字控制技術(shù)可以修正這些不利因素。
為實(shí)現(xiàn)這種電壓控制式驅(qū)動(dòng)電路，需要利用一個(gè)PWM計(jì)數(shù)器/定時(shí)器電路來(lái)控制輸出脈寬，以數(shù)字方式設(shè)置輸出占空比。L6470通過(guò)在電機(jī)繞組上施加電壓來(lái)控制相電流。雖然不能直接控制相電流的幅度，但是，相電流與相電壓的大小、負(fù)載、轉(zhuǎn)矩、電機(jī)電學(xué)特性和轉(zhuǎn)速密切相關(guān)。有效輸出電壓與電機(jī)電源電壓和KVAL系數(shù)的積成正比。KVAL的取值范圍是電源電壓的0%到100%。在微步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器中，這個(gè)最大值再乘以調(diào)制指數(shù)，可產(chǎn)生所選步數(shù)的正弦波。峰值電壓由下面的公式得出：
VOUT = VS ?KVAL
KVAL值由下面的公式得出：
KVAL = (Ipk x R)/Vs
其中:Ipk=所需的峰流
Vs =典型電源電壓
R= 電機(jī)繞組電阻
該器件的寄存器支持加速度、減速度、恒速運(yùn)轉(zhuǎn)和保持位置等不同的 KVAL設(shè)置，在運(yùn)動(dòng)曲線每個(gè)部分輕松實(shí)現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)矩設(shè)置。
BEMF補(bǔ)償
如果在整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)始終向電機(jī)供給相同的峰值電壓，隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速增加，電流強(qiáng)度會(huì)逐漸降低，因?yàn)殡姍C(jī)的反電動(dòng)勢(shì)BEMF會(huì)顯著降低施加到線圈上的電壓。圖4左邊的波形描述了沒(méi)有采用BEMF補(bǔ)償技術(shù)的電機(jī)工作狀況。從圖中不難看出，隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速增加，BEM以線性方式提高，因?yàn)榫€圈上的電壓是實(shí)際施加的相電壓與BEMF電壓的差值，所以電流將會(huì)降低。
評(píng)論