【文章內(nèi)容簡介】 169。 by ARTCOM PT All rights reserved. 數(shù)控技術 １．三相單三拍供電方式： 第一拍： A相勵磁繞組通電， B、 C相勵磁繞組斷電。 A相定子磁極電磁力要使相鄰轉子齒與其對齊， B相和 C相定、轉子錯齒分別為 1/3齒距（ 3176。）和 2/3齒距（ 6176。）。 第二拍： B相繞組通電， A、 C相繞組斷電。電磁反應力矩使轉子順時針方向轉動，與 B相的定子齒對齊，此時 A相、 C相的定、轉子齒又互相錯齒。 第三拍： C相繞組通電， A、 B相繞組斷電。電磁反應力矩又使轉子順時針方向轉動，同時 A相、 B相定、轉子齒錯齒。重復單三拍的通電順序，步進電動機就順時針方向旋轉起來，而且是對應每個指令脈沖，轉子轉動一固定角度（ 3176。），稱為步進電動機的步距角。 Copyright 169。 by ARTCOM PT All rights reserved. 數(shù)控技術 ２．三相雙三拍工作方式 為克服單三拍工作的缺點，可采用雙三拍通電控制方式。若定子繞組的通電順序為 AB→AC→BC→AB→? ，其步距角也是 3176。 ３．三相六拍工作方式 若定子繞組的通電順序是A→AB→B→BC→C→CA→A→? 即三相六拍控制方式。定子繞組切換為 A、B相通電時， A、 B相定子磁極力保持與其相鄰轉子齒對齊，轉子順時針方向轉動 176。若定子勵磁繞組通電順序為 A→AC→C→BC→B→AB→A→?則步進電動機的轉子逆時針方向轉動，步距角仍為 176。 三相六拍控制方式比三相三拍控制方式步距角小一半，在切換時保持一相繞組通電，工作穩(wěn)定，比雙三拍增大了穩(wěn)定區(qū)。所以三相步進電動機常采用這種控制方式。 Copyright 169。 by ARTCOM PT All rights reserved. 數(shù)控技術 步進電機的驅動電源通常由環(huán)形分配器和功率放大器組成。環(huán)行分配器是根據(jù)步進電機的相數(shù)和控制方式設計的，用于控制步進電機的通電運行方式，其作用就是將數(shù)控裝置送來的一系列指令脈沖按一定的順序和分配方式、控制繞組的通電、斷電，實現(xiàn)電機的正反轉，環(huán)行分配器的輸出是周期性的，又是可逆的。功率放大器的作用是將環(huán)行分配器輸出 TTL電平的通電狀態(tài)信號經(jīng)過幾級功率放大，控制步進電機各相繞組電流按一定順序切換。根據(jù)其功率的不同，繞組電流從幾安到十幾安不等，每相繞組分別有一組功率放大器控制。 Copyright 169。 by ARTCOM PT All rights reserved. 數(shù)控技術 1．環(huán)形分配器： 其作用是把來自加減速電路的一系列進給脈沖指令，轉換成控制步進電動機定子繞組通電、斷電的電平信號狀態(tài)的改變次數(shù)及順序與進給脈沖的數(shù)量及方向對應。 如對于三相三拍步進電機，若“ 1”表示通電，“ 0”表示斷電， A，B， C是其三相定子繞組，則經(jīng)環(huán)形分配器后，每個進給脈沖指令， A，B， C 應按（ 100）（ 010）（ 001）（ 100） ? 的順序改變一次。環(huán)形分配器的實現(xiàn)可以是硬件、軟件及軟硬件相結合的方法來實現(xiàn)。 (1）硬件環(huán)形分配器 三相六拍環(huán)形分配器由三個 D觸發(fā)器和若干個與非門所組成。 CP端接進給脈沖控制信號， E端接電機方向控制信號。環(huán)行分配器的輸出端 QA、 QB、 QC分別控制電機的 A、 B、 C三相繞組，其原理圖如圖 65。由 CH250三相步進電機環(huán)配芯片構成的反應式步進電動機三相六拍工作時的接線如圖 66所示。 Copyright 169。 by ARTCOM PT All rights reserved. 數(shù)控技術 Copyright 169。 by ARTCOM PT All rights reserved. 數(shù)控技術 (2）軟件環(huán)行分配器 軟件環(huán)形分配器只需編制不同的軟件環(huán)分程序，將其存入 CNC裝置的 EPROM中即可。軟件環(huán)形分配器可以使線路簡化，成本下降，并可靈活地改孌步進電動機的控制方案。軟件環(huán)形分配器有多種設計方法，如查表法、比較法、移位寄存器等。查表法是根據(jù)步進電動機當前勵磁狀態(tài)和正向、反向運轉的要求，從表中找到相應單元地址，取出地址中的內(nèi)容并輸出。通常用基址（表格首址）加索引值（序號）的方法。正轉時，只要步進電動機當前狀態(tài)序號不是表底序號，序號 +1就是下一狀態(tài)的序號；若是表底序號，需要將表底序號修改成表首序號。反轉時，需判斷當前序號是不是表首，不是表首則序號－ 1,是表首序號需修改成表底序號。 Copyright 169。 by ARTCOM PT All rights reserved. 數(shù)控技術 PA0 PA1 PA2 PA3 PA4 PA5 PIO （并行輸入 /輸出接口） 光電耦合器 放大器 X向 步進電機 光電耦合器 放大器 Z向 步進電機 A B C a b c 兩坐標步進電動機伺服進給系統(tǒng)框圖 Copyright 169。 by ARTCOM PT All rights reserved. 數(shù)控技術 X向步進電動機 節(jié)拍序號 C B A 存儲單元 方向 PA2 PA1 PA0 地址 內(nèi)容 0 0 0 1 2A00H 01H 反轉 正轉 1 0 1 1 2A01H 03H 2 0 1 0 2A02H 02H 3 1 1 0 2A03H 06H 4 1 0 0 2A04H 04H 5 1 0 1 2A05H 05H Copyright 169。 by ARTCOM PT All rights reserved. 數(shù)控技術 Z向步進電動機 節(jié)拍序號 c b a 存儲單元 方向 PA5 PA4 PA3 地址 內(nèi)容 0 0 0 1 2A10H 08H 反轉 正轉 1 0 1 1 2A11H 18H 2 0 1 0 2A12H 10H 3 1 1 0 2A13H 30H 4 1 0 0 2A14H 20H 5 1 0 1 2A15H 28H Copyright 169。 by ARTCOM PT All rights reserved. 數(shù)控技術 ? 正轉時，只有步進電機當前狀態(tài)序號不是表底序號，序號加一就是下一狀態(tài)的序號；若是表底序號，將表底序號修改成表首序號。 ? 反轉時，須判斷當前狀態(tài)序號不是表首序號，若不是序號減一就是下一狀態(tài)的序號；若是表首序號，將表首序號修改成表底序號。 Copyright 169。 by ARTCOM PT All rights reserved. 數(shù)控技術 2．驅動放大電路： 驅動功率放大電路的控制方式種類較多，常使用單電壓簡單驅動、高低壓切換驅動、高壓恒流斬波等。 (1) 單電壓供電功放電路 它有光電耦合器、限流功率電阻以及大功率晶體管組成。此電路通過提高驅動電壓至 60V來加速電流的上升，在繞組中串入 18Ω的大功率電阻，用于限制穩(wěn)態(tài)電流。由于電流較大，在功率電阻上的功耗達 200W左右，發(fā)熱嚴重，電路體積也很大，實用中很少采用這種電路。 Copyright 169。 by ARTCOM PT All rights reserved. 數(shù)控技術 (2) 高低壓切換驅動電路 高低壓驅動電路就可以克服上述單電壓供電電路的缺點，這種線路的特點是供給步進電動機繞組有兩種電壓：步進電動機的繞組每次通電時，首先接通高壓，以保證電流以較快的速度上升，然后改由低壓供電，維持繞組中的電路為額定值。通常高壓導通時間固定在 100600181。s之間的某一值（ tH）。 uHb udb ul il Copyright 169。 by ARTCOM PT All rights reserved. 數(shù)控技術 tH uHb udb uL iL /( )Hu R r?/( )Ldu R r?( ) /( )H L du u R r??t t t t Copyright 169。 by ARTCOM PT All rights reserved. 數(shù)控技術 (3) 斬波驅動電路 高低壓驅動電路的電流波形會造成高頻輸出轉矩的下降。為了使勵磁繞組中的電流維持在額定值附近，常采用斬波驅動電路 . 采樣電阻 Re Vb Copyright 169。 by ARTCOM PT All rights reserved. 數(shù)控技術 環(huán)形分配器輸出的脈沖作為輸入信號，若為正脈沖，則 VT VT2導通，由于U1電壓較高，繞組中的電流迅速上升，當繞組中的電流上升到額定值以上某個數(shù)值時，采樣電阻 Re的電壓將達到某一設定值，經(jīng)整形、放大后送至VT1 的基極，使 VT1截止。接著繞組由 U2低壓供電，繞組中的電流立即下降，但剛降至額定值以下時，由于采樣電阻 Re的反饋作用，使整形電路無信號輸出，此時高壓前置放大電路又使 VT1導通，電流又上升。如此反復進行，形成一個