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  文章標(biāo)題:單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)多細(xì)分的實(shí)現(xiàn)ck3
回復(fù)文章
作者:時(shí)代超群888  發(fā)表時(shí)間:2013-1-25 17:04:29

  系統(tǒng)組成系統(tǒng)由主機(jī)、鍵盤輸入系統(tǒng)、步進(jìn)顯示系統(tǒng)、步進(jìn)控制系統(tǒng)組成。主機(jī)采用AT89C51單片機(jī),其為低功耗的8位單片機(jī),片內(nèi)有一個(gè)4K字節(jié)的Flash可編程、可擦除、只讀存儲(chǔ)器,故可簡(jiǎn)化系統(tǒng)構(gòu)成,且可滿足本系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的要求。主機(jī)接收串行口送來(lái)的步進(jìn)控制數(shù)據(jù),并對(duì)其進(jìn)行處理,以實(shí)施步進(jìn)控制。鍵盤輸入系統(tǒng)是用來(lái)輸入控制所需的細(xì)分檔位。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),考慮到隨著細(xì)分的精確化,如128步細(xì)分時(shí),步距角達(dá)到足夠小,能滿足各種步進(jìn)要求,故以2的整數(shù)次冪作為細(xì)分基準(zhǔn)。步進(jìn)顯示系統(tǒng)由液晶顯示器顯示當(dāng)前細(xì)分檔位和細(xì)分后的步進(jìn)角等參數(shù)。為了減少電路的復(fù)雜性,該顯示器顯示的最小單位規(guī)定為0.01°。步進(jìn)控制系統(tǒng)由D/A轉(zhuǎn)換部分和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成。D/A轉(zhuǎn)換部分包括3片DAC0830集成芯片和數(shù)據(jù)鎖存系統(tǒng)。DAC0830轉(zhuǎn)換分辨率是8位,該芯片具有與微處理器兼容、價(jià)格低廉、接口簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點(diǎn)。D/A轉(zhuǎn)換部分的功能是將二進(jìn)制代碼表示的階梯波數(shù)值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電流值輸出,經(jīng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)放大,控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用三級(jí)管實(shí)現(xiàn)電流放大。
  2.2 細(xì)分階梯波的產(chǎn)生細(xì)分的實(shí)現(xiàn)過(guò)程,就是插入電流合成向量和轉(zhuǎn)換電流合成向量的過(guò)程。電流合成向量轉(zhuǎn)化的前提是合成向量的插入。在系統(tǒng)中,由主機(jī)根據(jù)設(shè)定的細(xì)分檔位,計(jì)算出相關(guān)參數(shù),經(jīng)查表生成相對(duì)應(yīng)的階梯波,即插入了電流合成向量。在正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的控制信號(hào)下,階梯波脈沖由輸出端口經(jīng)鎖存系統(tǒng)送入D/A轉(zhuǎn)換器件DAC0830進(jìn)行電流合成向量的轉(zhuǎn)化,輸出對(duì)應(yīng)的電流值,經(jīng)驅(qū)動(dòng)放大控制步進(jìn)電機(jī),從而實(shí)現(xiàn)了細(xì)分驅(qū)動(dòng)。
  電流合成向量的插入是實(shí)現(xiàn)細(xì)分的關(guān)鍵,而要得到電流合成向量,首先必須產(chǎn)生階梯波。在三相電機(jī)半步工作的情況下,要實(shí)現(xiàn)4步細(xì)分,就必須將B相電流分成4份,但不是等分,需保證θ1=θ2=θ3=θ4。若θ1、θ2、θ3、θ4分別對(duì)應(yīng)的電流向量是IB1、IB2、IB3、IB4,則在θ1所對(duì)應(yīng)的三角形內(nèi),設(shè)步進(jìn)角為θb,則α=180°-θb,β=θb-θ1,由正弦定理得考慮到一般情況,由于細(xì)分時(shí)步進(jìn)電機(jī)控制脈沖波形是階梯型,如對(duì)B相進(jìn)行4步細(xì)分時(shí),其電流輸入依次為IB1、IB1+ IB2、IB1+ IB2+ IB3、IB1+ IB2+ IB3+ IB4,相應(yīng)合成磁勢(shì)轉(zhuǎn)過(guò)的角度為θ1、θ1+θ2、θ1+θ2+θ3、θ1+θ2+θ3+θ4,此時(shí)設(shè)IBk即為電流合成向量中B相階梯波中第k階的電流值,θk即為此時(shí)合成磁勢(shì)相應(yīng)轉(zhuǎn)過(guò)的角度。由此推出,對(duì)B相來(lái)講,在步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角度為θb時(shí),考慮到IA=IB,則階梯波型其任一階的電流值為同理,可求得A相和C相在細(xì)分時(shí)對(duì)應(yīng)的階梯波電流值。對(duì)(1)式求解,考慮D/A器件DAC0830的轉(zhuǎn)換精度是8位,轉(zhuǎn)換穩(wěn)定時(shí)間是1 μs,故****進(jìn)行了128步細(xì)分的運(yùn)算,相應(yīng)求得其對(duì)應(yīng)的細(xì)分電流值,并進(jìn)行了相應(yīng)的轉(zhuǎn)換,得到對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)值列表。此時(shí),列表全部的數(shù)值就是在實(shí)現(xiàn)128步細(xì)分時(shí),對(duì)應(yīng)階梯波各階的電流值。
  2.3 多級(jí)細(xì)分驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)要在細(xì)分的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)多級(jí)細(xì)分,就必須針對(duì)不同的細(xì)分檔位生成不同的階梯波。為此,該系統(tǒng)采用了循環(huán)增量查表法。首先建立階梯波數(shù)值存儲(chǔ)表格,有兩種方法,一種是針對(duì)每種細(xì)分方式建立相應(yīng)的表格,其特點(diǎn)是細(xì)分種類多樣,但表格所占空間較大;另外一種,也就是該系統(tǒng)采用的,以****細(xì)分檔位對(duì)應(yīng)的步數(shù)僅建立一個(gè)表格,大大減少了所需的存儲(chǔ)空間,并減少了程序運(yùn)行中的不穩(wěn)定因素。在具體控制中,該系統(tǒng)通過(guò)設(shè)定循環(huán)增量基數(shù),使不同的細(xì)分檔位對(duì)應(yīng)不同的細(xì)分步數(shù),實(shí)現(xiàn)了多級(jí)細(xì)分驅(qū)動(dòng)。
  循環(huán)增量基數(shù)是指針對(duì)不同的細(xì)分檔位,實(shí)現(xiàn)等間隔尋址時(shí)相應(yīng)跳躍的步數(shù)。循環(huán)增量基數(shù)是在細(xì)分檔位設(shè)定后,由相應(yīng)的計(jì)算公式得到。由于該系統(tǒng)****細(xì)分步數(shù)為128步,即表格****長(zhǎng)度為128個(gè)字節(jié),若細(xì)分步數(shù)為m步,則循環(huán)增量基數(shù)為L(zhǎng)B=(128/m)-1。不同的檔位對(duì)應(yīng)不同的循環(huán)增量基數(shù),同一表格就產(chǎn)生了多級(jí)細(xì)分所需的階梯波。
  另外,在整步控制的基礎(chǔ)上,若細(xì)分為m步,對(duì)每m步運(yùn)行中的各項(xiàng)電流值進(jìn)行分析比較,可發(fā)現(xiàn)存在以下規(guī)律,即各相電流值的變化趨勢(shì),隨著相位變化循環(huán)地出現(xiàn),細(xì)分控制中各相電流值變化規(guī)律各相 A→B B→C C→AA相 高→遞減 電流值=0 增加→高B相 增加→高 高→遞減 電流值=0C相 電流值=0 增加→高 高→遞減每一種保持或變化都是持續(xù)m/2步,且可看出其良好的循環(huán)性。依據(jù)以上規(guī)律,在具體控制中,該系統(tǒng)單獨(dú)對(duì)由A→B控制時(shí)各相相應(yīng)的電流值變化,實(shí)現(xiàn)子程序控制,而對(duì)整體控制則采用圓周移位的方式實(shí)現(xiàn),即隨著合成磁勢(shì)在A→B、B→C、C→A的轉(zhuǎn)動(dòng),對(duì)同一輸出地址,相應(yīng)每m步的控制數(shù)據(jù)循環(huán)出現(xiàn)。采用這種方式,簡(jiǎn)化了實(shí)際控制程序,提高了控制效率。

產(chǎn)品網(wǎng)址:http://www.troj.com.cn/bbs_read.asp?id=4220

聯(lián)系人:陳先生  聯(lián)系電話:13521040277

QQ:2539844470

 

回復(fù): tkbai  回復(fù)時(shí)間:2013-1-26 10:09:28 1
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