压力控制器怎么调 步进电动机控制器的研究
时间：2019-05-17 03:14:26 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘?要 步进机是一种能将脉冲信号转成角位移或者线位移的执行器件，广泛应用于数控设备中。本文对步进机控制器的驱动电路、步进模式、电路结构、操作原理进行了研究。 关键词 电动机；控制器；驱动电路
中图分类号 TM383 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)052-0139-01
开环控制步进电机存在一个主要的缺点，那就是在一定的速度范围内，转子旋转变得振荡和不稳定。这篇论文提出了可以解决不稳定性问题的微步细分技术，并且同时提供了高精确性的细分技术应用。这种技术提高了步进电机的分辨能力，并且抑制了由于机械共振影响而产生的振荡。这篇论文另一个关键的特色是控制器控制多路步进电机同时运转（独立自主的和/或者同步的）的能力。这在现代控制应用领域中已经大幅度增强了它的使用性。步进电机控制器对于X-Y平台的应用就是其中的一个例子。平台能够非常精确的点到点执行。基本上，步进电机控制器结合标准的IC步进电机驱动器使用，这些IC如SGS L297和L2718。这些芯片能够驱动步进电机以整步和半步运转。本文描述了完成细分功能的控制器的技术，在这种控制器中整步被分成很小的中间微步。
1 驱动电路
在步进电机的应用中，最需要考虑的重要事项之一就是设计匹配的驱动电路。步进电机的动态性能非常地依赖驱动电路。驱动步进电机需要开关电流从一个定子绕组到另一个。这种开关功能被驱动电路提供，驱动电路排列，分配和放大来自信号电路的脉冲序列。步进电机的绕组以指定的次序被激励。
集成电路的实用性已经使得对于额定电流小于3安培的小型步进电机使用分立元件构造驱动电路是不必要的。例如，SGS L7180与L7182对于单极性驱动，和L293与L298对于双极性驱动，能够很容易地使用在紧密的控制器里。
2 步进模式
能够从步进电机获得的位置分辨率，主要被步进电机的构造设计所限制。从最早的每个循环四步的步进电机到现在的每个循环400步的步进电机，在分辨率上已经有了巨大的进步。然而，对于高精密定位应用，甚至这些位置分辨率都是不够的。例如，目前正被用来生产电子集成电路的特定的设备，可能需要机械运动正好控制到一步仅仅大约0.1微米。
既然步进电机能够产生最小的步是由它的机械设计(主要是在定子和动子上的齿和电极的数量)所决定的，这种极限很快被达到，在那种地步，为了提高分辨率，必须使用其他方法来分割步距角。本文描述一种方式来完成分辨率的提高。步进电机的运转的本质是定子电流定时时序，通过适当地控制定子电流定时时序，步进电机会以所需的定位分辨率被驱动。
细分技术最重要的好处是提高了位置分辨率，其他的特点是减少了波纹转距，尤其以低的电机速度运行。通过细分技术，以高频率脉冲速率和更小的步距角，使得失步被减少并且谐振也不被触发。
3 电路结构
对于多路应用，譬如一个x-y平台，对于每个步进电机，一个控制器是必需。 控制器包括一个翻译器，一个门开关和一个驱动器。 实施细分功能的结构图的低级部份包括一个加法器/减法器，一个并行输入并行输出的寄存器和一个带有基准电压的数模转换器（DAC）。像这样使用运算放大器，一个用于放大实际定子电流信号，另一个用于比较所需的电流值和实际的被测量的电流值。所需的电流从DAC获得。基准电压决定了电机以持续运转操作的定子电流的最大值。对于8位电脑控制，控制器理论上可以达到高达256细分。
4 操作原理
控制器包括一个步进电机的标准驱动器，本文中使用了L297驱动器。这个L297驱动器从微型计算机接受控制信号和提供所有必要的驱动信号。在本文中使用L297，其作用是产生微步要求的相位序列。对于步进电动机，一个完整的步被划分成更小的步，如一步之内数微步。例如，我们以四微步作为例证。对于使用单极性驱动的四个磁极的步进电机定子电流相量。从相量0开始在绕组AB中提供最大额定电流和在其他相位提供零电流。通过增加绕组CD中的定子点流到1，同时降低绕组AB中的电流到1，转子位置会从开始位置a转到位置b。接下来，绕组CD里的电流进一步增加到2’，然而绕组AB的电流减少到2’，则平衡位置将是c。同样地，接下来的四分之一增加和减少电流将会是下一个平衡位置d。最后，在位置e，绕组CD有最大的额定电流，然而在绕组AB中沒有电流。如果整步被执行了，转子位置将直接从位置a走到位置e，跳过中间步。
除了电流流过绕组A’B’，在下一个象限中的操作是相似的。在这种情况下，绕组AB的电流翻转，但是绕组CD的电流依然是同一方向；由绕组AB产生定子磁通量翻转发生，和转子制动位置将会停留在位置f。通过持续的相等的增加和减少绕组电流，转子最后将会到达位置i。这个过程继续直到转子回到位置a，并且完成一个周期循环。
使用相同的安排，任何数量的细分都可以被完成。对于给定的步进电机，以上细分的限制可能来自于其他因素，如机械和电气的约束。通过“三角形的楼梯”剖面描述了通过绕组的电流
波形。
当绕组AB有最大电流时，绕组CD有零电流。电流自行调节直到另一个极端，那就是当绕组AB沒有电流并且绕组CD有最大的
电流。
5 结束语
本文介绍了一个标准步进电机细分的实施。这位控制器主要特点在于用来提供所给的步进电机控制系统的高精度位置分辨率操作的灵活性。在改型一个现有的标准步进马达控制器到一个高精度位置分辨率控制器情况下，这里的技术看来是一个极好的方案。控制器是能够以非常精确的分辨率同时地控制多路步进
电机。
参考文献
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