【正文】 五、步進(jìn)電動機(jī)與微機(jī)的接口技術(shù) CB CPU B 口 步進(jìn)電機(jī)接口電路8255 A 口 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器 步進(jìn)電機(jī) 步進(jìn)電機(jī)類型及工作方式選擇 圖 316 步進(jìn)電機(jī)接口框圖 DB AB 驅(qū)動器可用大功率復(fù)合管 ，也可以是專門的驅(qū)動器。 由于步進(jìn)電動機(jī)的驅(qū)動電流比較大，所以微型機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的連接都需要 專門的接口電路及驅(qū)動電路 。 圖 315 調(diào)頻調(diào)壓功放電路 圖 315為調(diào)頻調(diào)壓功放電路，整個電路分成三部分： 開關(guān)調(diào)壓、調(diào)頻調(diào)壓控制和功率放大。采用調(diào)頻調(diào)壓的控制方法，即： 低頻時工作在低壓狀態(tài)，減少能量的流入，從而抑制了振蕩 ； 在高頻時工作在高壓狀態(tài)，電動機(jī)將有足夠的驅(qū)動能力。 不足之處是 ：高壓產(chǎn)生的電流上沖作用在低頻時會使輸入能量過大，引起電動機(jī)的低頻振蕩加重。這種線路的特點(diǎn)是：繞組通電開始時接通高壓以保證電機(jī)繞組中有較大的沖擊電流流過。 ? R為限流電阻，保證通電后電流穩(wěn)態(tài)值為額定值 ,同時還可以起到減小過渡時間的作用。目前國內(nèi)步進(jìn)電動機(jī)的驅(qū)動電路主要有以下幾種。程序就是根據(jù)這個原理設(shè)計的。 五相十拍工作方式的正序為： ABABCBCBCDCDCDEDEDEAEAEAB，共有 10個通電狀態(tài)。 圖 312是控制五相步進(jìn)電動機(jī)的硬件接口例子。因此， CPU的負(fù)擔(dān)減輕許多。 （ 4）多功能環(huán)形分配器 ? 8713脈沖分配器與單片機(jī)的接口例子如圖 311所示。 ? 8713可以選擇單時鐘輸入或雙時鐘輸入；具有正反轉(zhuǎn)控制、初始化復(fù)位、工作方式和輸入脈沖狀態(tài)監(jiān)視等功能；所有輸入端內(nèi)部都設(shè)有斯密特整形電路，提高抗干擾能力，使用 4～ 18V直流電源，輸出電流為20mA。 對不同通電方式，狀態(tài)表也不同，可將存儲器地址劃分為若干區(qū)域，每個區(qū)域儲存一個狀態(tài)表，運(yùn)行時，用 EPROM的高位地址線選通這些不同區(qū)域。 （ 2）環(huán)形分配器集成芯片 CH250環(huán)形脈沖分配器的功能關(guān)系如上表 1所示。 CMOS集成脈沖分配器有 ： CH250型是專為三相反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)設(shè)計的環(huán)形分配器。圖 38是一個由 3只 JK觸發(fā)器及 12個與非門組成的三相六拍的環(huán)形分配器。 硬件環(huán)形分配器由門電路、觸發(fā)器等基本邏輯功能元件組成，按一定的順序?qū)ê徒刂构β史糯笃鳎瓜鄳?yīng)的繞組通電或斷電。 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)中 ，脈沖的產(chǎn)生和分配均由微機(jī)來完成。 當(dāng)設(shè)置成“ ON”時，為“正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)”控制方式。用戶可以通過驅(qū)動器正面板上的兩個撥碼開關(guān) STEP STEP2設(shè)置電機(jī)的步數(shù)如下表： STEP1狀態(tài) OFF ON OFF ON STEP2狀態(tài) OFF OFF ON ON 步數(shù) /轉(zhuǎn) 500 1000 5000 10000 ：設(shè)定半流功能 半流功能是指電機(jī) 帶電靜止 100ms后 ，驅(qū)動器 輸出電流降為額定輸出電流的 60%，用來防止電機(jī)發(fā)熱。 注意： PULSE＋與 CW＋， PULSE－與 CW－， DIR＋與 CCW＋， DIR－與 CCW－對應(yīng)同一個接口，按控制方式不同給出兩種定義名稱；可以用兩相脈沖輸出（ CW/CCW）方式進(jìn)行控制，也可以用（ PULSE+DIR）方式控制。 READY: 輸入報警信號： READY是繼電器開關(guān)，當(dāng)驅(qū)動器正常工作時繼電器閉合，當(dāng)驅(qū)動器工作異常時繼電器斷開。 DIR： 方向信號輸入端，如 “ DIR”為低電平，電機(jī)按順時針方向旋轉(zhuǎn) ； “ DIR”為高電平電機(jī)按逆時針方向旋轉(zhuǎn)。 三、步進(jìn)電動機(jī)的驅(qū)動方法 驅(qū)動器： 德國百格拉 WD3007 信號接口： PULSE+ 電機(jī)輸入控制脈沖信號； DIR+ 電機(jī)轉(zhuǎn)動方向控制信號； RESET+ 復(fù)位信號，用于封鎖輸入信號； READY+ 報警信號； PULSE、 DIR、 RESET和 READY短接公共地； 狀態(tài)指示： RDY 燈亮表示驅(qū)動器正常工作； TEMP 燈亮表示驅(qū)動器超溫； FLT 燈亮表示驅(qū)動器故障； 功能選擇： 設(shè)置電機(jī)相電流； STEP STEP2 設(shè)置電機(jī)每轉(zhuǎn)的步數(shù)； 設(shè)定半流功能 可設(shè)置成“脈沖和方向”控制方式； 也可以設(shè)置成“正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)”控制方式； 功率接口： DC+和 DC接制動電容； U、 V、 W 接電機(jī)動力線， PE是地； L、 N、 PE 接驅(qū)動器電源， 電源電壓是 220VAC輸入時，最大電流是 3A。 機(jī)械阻尼法比較單一，就是在電動機(jī)軸上加阻尼器； 電子阻尼法有多種，主要有：多相勵磁法、變頻變壓法、細(xì)分步法、反相阻尼法等。因此步進(jìn)電動機(jī)有一個啟動頻率，超過啟動頻率啟動時，肯定會產(chǎn)生失步。同時繞組中的電流尚未上升到穩(wěn)定值，轉(zhuǎn)子沒有獲得足夠的能量，所以在這個工作區(qū)中不會產(chǎn)生振蕩。接著第三個脈沖到來，轉(zhuǎn)子受正電磁轉(zhuǎn)矩的作用回到平衡點(diǎn)。由于有機(jī)械摩擦和電磁阻尼的作用，這個振蕩表現(xiàn)為衰減振蕩，最終穩(wěn)定在平衡點(diǎn)。 當(dāng)勵磁開始時，轉(zhuǎn)子在電磁力的作用下加速轉(zhuǎn)動。丟步時指轉(zhuǎn)子前進(jìn)的步距數(shù)小于脈沖數(shù)；越步是指轉(zhuǎn)子前進(jìn)的步距數(shù)多于脈沖數(shù)。這樣，與 N極磁鋼相連的那段轉(zhuǎn)子整個呈 N極，另一端與S極磁鋼相連，呈 S極，產(chǎn)生的合成轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。所以啟動時，脈沖頻率不宜過高。 4）啟動頻率和連續(xù)運(yùn)行頻率 步進(jìn)電動機(jī)的連續(xù)運(yùn)行頻率 ?c： 是指步進(jìn)電動機(jī)啟動后，當(dāng)控制脈沖頻率連續(xù)上升時，能不失步運(yùn)行的最高頻率。（對同樣的負(fù)載轉(zhuǎn)矩來說，正、反向的啟動頻率和制動頻率是一樣的，所以一般技術(shù)數(shù)據(jù)中只給出啟動頻率和連續(xù)運(yùn)行頻率。 （ a） (b) (c) 圖 36 不同頻率時的控制繞組中電流波形 矩頻特性有什么特點(diǎn)？ 為了提高步進(jìn)電動機(jī)的矩頻特性，必須設(shè)法減小控制繞組的電氣時間常數(shù)（ τ=L/R ），為此要： 盡量減小它的電感，使控制繞組匝數(shù)減少 ，所以步進(jìn)電動機(jī)控制繞組的電流一般都比較大。 隨著頻率升高，達(dá)到穩(wěn)定值的時間縮短，如圖 36b所示。 ? 步進(jìn)電動機(jī)的 最大動態(tài)轉(zhuǎn)矩 和 脈沖頻率 的關(guān)系，即 Tdm=F(?)，稱為 矩頻特性 ，如圖 35所示。 此時三相步進(jìn)電動機(jī)不能靠提高通電相數(shù)來提高轉(zhuǎn)矩。 多相通電時的矩角特性 和 最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩 ：按照疊加原理 ， 根據(jù)各相通電時的矩角特性疊加起來求出 。 對應(yīng)于某個失調(diào)角時，靜轉(zhuǎn)矩最大，稱為 最大靜轉(zhuǎn)矩 Tjmax。 步距精度 Δθ b應(yīng)滿足 : Δ θ L— 絲杠傳動精度 步進(jìn)電動機(jī)的靜特性，是指步進(jìn)電動機(jī)在穩(wěn)定狀態(tài)（即步進(jìn)電動機(jī)不改變通電情況的運(yùn)行狀態(tài)）時的特性，包括 靜轉(zhuǎn)矩、矩角特性 及 靜態(tài)穩(wěn)定區(qū) 。 /15176。/6186。 A— AB— B— BC— C— CA 或 A— AC— C— CB— B— BA 602 fb??21 22 23 （ 1）主要技術(shù)指標(biāo)與運(yùn)行特性 1）步距角和靜態(tài)步距誤差 步距角 :也稱為步距。） i ：減速裝置傳動比 工作臺的進(jìn)給速度 v(mm/min)： v =60δ ? it360b?? ?解：⑴脈沖分配方式有兩種： ⑵ 根據(jù)