如何簡(jiǎn)化步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
在開(kāi)始任何運(yùn)動(dòng)之前，通過(guò)SIP接口使用SetParam命令設(shè)置運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)：最低轉(zhuǎn)速、最高轉(zhuǎn)速、加速度、減速度以及其它運(yùn)動(dòng)參數(shù)值。為確保運(yùn)動(dòng)的完整性，在電機(jī)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)曲線(xiàn)的很多參數(shù)值是鎖定的，只能在電機(jī)被制動(dòng)后才能更改這些參數(shù)。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/180009.htm
圖2所示是Move命令的一個(gè)典型運(yùn)動(dòng)曲線(xiàn)。當(dāng)接收到一條 Move命令時(shí)，控制器將計(jì)算電機(jī)從靜止開(kāi)始做加速運(yùn)轉(zhuǎn)再返回到起始位置所需的步數(shù)N的運(yùn)動(dòng)曲線(xiàn)，整個(gè)過(guò)程都是由數(shù)字內(nèi)核硬件獨(dú)立完成的。
GoTo命令指示驅(qū)動(dòng)器根據(jù)內(nèi)部22位絕對(duì)位置計(jì)數(shù)器的數(shù)值驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)到一個(gè)特定位置。 GoTo命令分為兩種：一種沿特定方向旋轉(zhuǎn)；另一種是沿最直接路徑旋轉(zhuǎn)，即確定以最少步數(shù)達(dá)到所需位置的運(yùn)動(dòng)方向。對(duì)于每步旋轉(zhuǎn)1.8度的1/128微步電動(dòng)機(jī)，22位計(jì)數(shù)器的解析率相當(dāng)于電機(jī)旋轉(zhuǎn)大約164周。即便齒輪減速比很大，有效解析率仍然在位置計(jì)數(shù)器的范圍內(nèi)。GoTo命令的運(yùn)動(dòng)曲線(xiàn)看起來(lái)與Move命令曲線(xiàn)相同，但是有一點(diǎn)不同，在GoTo命令中，達(dá)到命令指定的絕對(duì)位置所需步數(shù)是自動(dòng)計(jì)算結(jié)果。
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(xiàn)。
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：
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(xiàn)每個(gè)部分輕松實(shí)現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)矩設(shè)置。
評(píng)論