步進(jìn)電機(jī)多級細(xì)分驅(qū)動方法研究
來源：宏偉發(fā)電機(jī)租憑 發(fā)布日期：2017-12-10 瀏覽：次
步進(jìn)電機(jī)作為一種電磁機(jī)械裝置，其進(jìn)給分辨率取決于細(xì)分驅(qū)動技術(shù)。軟件細(xì)分驅(qū)動方式，由于編程的靈活性和通用性，使得步進(jìn)細(xì)分驅(qū)動成本低、效率高，修改方案容易做到。同時解決了步進(jìn)電機(jī)運行中的低頻振動和噪聲問題。然而，單軟件細(xì)分驅(qū)動的精度與速度之間會存在矛盾，步進(jìn)次數(shù)越多，精度越高，但步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速會降低；為了提高旋轉(zhuǎn)速度，必須減少細(xì)分的數(shù)量。因此，設(shè)計了一種多級細(xì)分驅(qū)動系統(tǒng)，通過不同的細(xì)分齒輪設(shè)置實現(xiàn)了異步數(shù)的細(xì)分，并保證了不同的轉(zhuǎn)速。
1細(xì)分驅(qū)動原理
步進(jìn)電機(jī)控制包括細(xì)分機(jī)構(gòu)。如三相步進(jìn)電機(jī)按a→b→c的順序運行...交流、步進(jìn)電機(jī)為全步進(jìn)工作。a→AC→c→CB→b→ba→a...順序，步進(jìn)電機(jī)作半步工作。以a→b為例，如果每個相電流被視為矢量，則過渡矢量iab被插入ia和IB之間，因為電流矢量的合成方向確定步進(jìn)電機(jī)的合成磁勢的方向，并且合成磁勢本身的旋轉(zhuǎn)角度是步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角度。顯然，iab的插入改變了合成磁勢的旋轉(zhuǎn)幅度，使得步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角度從。θb至0.5。θb，從而實現(xiàn)兩步細(xì)分。因此，步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分原理是通過等角度規(guī)則地插入電流合成矢量來減小合成磁勢的旋轉(zhuǎn)角度，從而達(dá)到步進(jìn)電機(jī)細(xì)分控制的目的。
通過在三相步進(jìn)電機(jī)的a相和b相之間插入合成矢量ab來實現(xiàn)兩步細(xì)分。為了實現(xiàn)四步細(xì)分，只需在a和ab之間插入三個矢量i1、I2、i3，合成磁勢的轉(zhuǎn)角θ1 =θ2 =θ3=θ4即可實現(xiàn)四步細(xì)分。但是，4步細(xì)分不同于2步細(xì)分。由于i1、I2和i33矢量的插入是電流矢量IB的分解，所以控制脈沖變成階躍波。細(xì)分程度越高，階躍波越復(fù)雜。
步進(jìn)細(xì)分原理
三相步進(jìn)電機(jī)在全過程工作時，實現(xiàn)兩步細(xì)分合成磁勢旋轉(zhuǎn)的過程為ia→iab→IB；實現(xiàn)四步細(xì)分旋轉(zhuǎn)的過程為ia→I2→iab…；8步細(xì)分的旋轉(zhuǎn)過程為ia→i1→I2→i3→iab?？梢姡x擇不同數(shù)量的細(xì)分步驟，將插入不同的當(dāng)前合成矢量。
二級細(xì)分驅(qū)動系統(tǒng)的實現(xiàn)
2.1系統(tǒng)組成
該系統(tǒng)由主機(jī)、鍵盤輸入系統(tǒng)、步進(jìn)顯示系統(tǒng)和步進(jìn)控制系統(tǒng)組成。主機(jī)采用at89c51單片機(jī)，是一種低功耗的8位單片機(jī)。芯片中有4k字節(jié)的閃存可編程、可擦除和只讀存儲器。從而可以簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲空間的要求。主機(jī)從串行端口接收步進(jìn)控制數(shù)據(jù)并對其進(jìn)行處理以實現(xiàn)步進(jìn)控制。鍵盤輸入系統(tǒng)用于輸入控制所需的細(xì)分齒輪。在系統(tǒng)設(shè)計中，考慮到隨著細(xì)分的細(xì)化，如128步細(xì)分，步長角度足夠小以滿足各步的要求，因此以整數(shù)倍2為細(xì)分基準(zhǔn)。步進(jìn)顯示系統(tǒng)通過液晶顯示器顯示當(dāng)前細(xì)分齒輪和細(xì)分后的步進(jìn)角度等參數(shù)。為了降低電路的復(fù)雜性，顯示器上顯示的最小單元被指定為0.01。步進(jìn)控制系統(tǒng)由d /a轉(zhuǎn)換部分和驅(qū)動系統(tǒng)組成。d / a轉(zhuǎn)換部分包括3個DAC0830集成芯片和數(shù)據(jù)鎖存系統(tǒng)。DAC0830具有8位的轉(zhuǎn)換分辨率。該芯片與微處理器兼容，成本低，接口簡單，易于轉(zhuǎn)換控制。d /a轉(zhuǎn)換部分的功能是將由二進(jìn)制代碼表示的階躍波值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流值輸出，該電流值輸出由驅(qū)動系統(tǒng)放大以控制旋轉(zhuǎn)
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