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步进电机驱动器的一些特点:
(1)构成步进电机驱动器系统的**集成电路:
A、脉冲分配器集成电路:如三洋公司的PMM8713、PMM8723、PMM8714等。
B、包含脉冲分配器和电流斩波的控制器集成电路:如公司的L297、L6506等。
C、只含功率驱动(或包含电流控制、保护电路)的驱动器集成电路:如日本新电元工业公司的MTD1110(四相斩波驱动)和MTD2001(两相、H桥、斩波驱动)。
D、将脉冲分配器、功率驱动、电流控制和保护电路都包括在内的驱动控制器集成电路,如公司的TB6560AHQ、MOTOROLA公司的SAA1042(四相)和ALLEGRO公司的UC**804(四相)等。
(2)“细分驱动”概述:
概念:
将“电机固有步距”细分成若干小步的驱动方法,称为细分驱动,细分是通过驱动器精确控制步进电机的相电流实现的,与电机本身无关。其原理是,让定子通电相电流并不一次升到位,而断电相电流并不一次降为0(绕组电流波形不再是近似方波,而是N级近似阶梯波),则定子绕组电流所产生的磁场合力,会使转子有N个新的平衡位置(形成N个步距)。
较新技术发展:
国内外对细分驱动技术的研究十分活跃,高性能的细分驱动电路,可以细分到上千甚至任意细分。目前已经能够做到通过复杂的计算使细分后的步距均匀一致,大大提高了步进电机的脉冲分辨率,减小或了震荡、噪声和转矩波动,使步进电机较具有“类伺服”特性。
对实际步距的作用:在没有细分驱动器时,用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足自己对步距的要求。如果使用细分驱动器,则用户只需在驱动器上改变细分数,就可以大幅度改变实际步距,步进电机的‘相数’对改变实际步距的作用几乎可以忽略不计。
采用细分技术与步进电机精度提高的关系:步进电机的细分技术实质上是一种电子阻尼技术,其主要目的是减弱或步进电机的低频振动,提高电机的运转精度只是细分技术的一个附带功能。细分后电机运转时对每一个脉冲的分辨率提高了,但运转精度能否达到或接近脉冲分辨率还取决于细分驱动器的细分电流控制精度等其它因素。不同厂家的细分驱动器精度可能差别很大;细分数越大精度越难控制。
真正的细分对驱动器要有相当高的技术要求和工艺要求,成本亦会较高。国内有一些驱动器采用对电机相电流进行“平滑”处理来取代细分,属于“细分”,“平滑”并不产生微步,会引起电机力矩的下降。真正的细分控制不但不会引起电机力矩的下降,相反,力矩会有所增加。
11.选用步进电机时应注意以下几点:
1、一般应选用力矩比实际需要大百分之五十到**的步进电机,因为步进电机不能过负载运行,即便是瞬间过载都可能造成失步、停转或不规则原地来回作动。
2、上位控制器输入的脉冲电流必须够大(一般要>10mA),以确保光电耦合器稳定导通,否则会导致步进电机失步;如果输入脉冲频率过高,会因个别脉冲接收不到,导致步进电机失步。
3、启动频率不应太高,应在启动程序中设置加程,即从规定的启动频率开始,加速到设定频率,否则就可能不稳定,甚至处于惰态。
4、电机如果未固定好,造成强烈共振,也会导致步进电机失步。
5、应了解步进电机的固有弱点:输入脉冲频率过高,易导致丢步;输入脉冲频率过低,易出现共振;转速偏高时扭矩降低明显。
6、应了解较新型步进电机的性能,必要时选用采用了较新控制技术的**步进电机系统,**系统既可以使步进电机在高速状态下减少共振,还能运用减少步进电机反电动势的技术,增加电机在高速状态下的扭矩
自动控制限流开关的设计,关键是在用户电路过载时自动切断控制,而当负载降低时自动限流开关开始作用,恢复供电。基于该种功能,此电路必须对用户电路信号进行取样,用取样信号来控制电路的通断,取样功能可由一个互感器电路来实现,电路开关则由继电器来实现。控制电路部分用两个三极管和555型时基集成电路来实现,如图1所示,因为555型时基集成电路在结构上由模拟电路和数字电路组合而成,将逻辑功能和模拟功能兼容为一体。同时,其输入电平不一定是逻辑电平,也可以是模拟电路电平,而且,555型时基集成电路的较大输出电流高达200mA,负载能力强,可以直接驱动小电机和继电器等负载。
继电器和555型时基集成电路需要工作电压,因此,开关电路中必须有整流稳压电路,由此可见,这种开关电路大致分为整流稳压电路和控制电路两个部分。
整流稳压电路
220V电压通过L1变压器得到15V交流电压,再通过电桥整流,在C4上得到15V直流电压,再通过7812的**个引脚输入,*二个引脚得到12V直流电压,此电压用于驱动继电器的线圈,同时提供三极管的偏置电压。
555型时基集成电路的引脚功能如下:
1是地线,2是触发,3是输出电平,4是复位,5是控制电压,6是阀值电压,7是放电,8是电源(VDD)。
控制电路的工作原理
用户正常用电时,互感器L2上有电流通过,这时,取样电路D5、C1、R1、R2对电路进行取样,因为用户正常用电,取样电压就是R2上的电压,不足以击穿稳压管D7,T1(9014集成块)的基较为低电平,T2(9013集成块)截止,555型时基集成电路的引脚2和引脚6的电压均为12V,并且V2=V6≥2/3VDD=8V。由555型时基集成电路的工作原理可知,V3=0为低电平,T2(9013集成块)截止,线包K中无电流,开关K1保持闭合,线路继续供电。当用户**额用电时,取样电路使D7导通,从而使9014的基较电压升高,使9014饱和,电容器C2通过9014放电,555型时基集成电路的引脚2、6电压降低,当V2=V6≤1/3VDD=4V时,V3为高电平,9013导通,而继电器J中有电流流过,继电器J动作,触点打开,线路中断供电,这时,取样电平变为0V,9014截止,C2充电,当V2=V6≥8V时,V3为0V,9013截止,继电器J中无电流,K1闭合。如果这时用户仍未移去**额负载,取样电压又使9014导通,C2放电,9013导通,K1断开,电路断开,控制电路对用户电路进行检测,直到用户移去**额负载,电路才会开始正常供电,这样,电路就实现了自动控制功能。
元件型号及参数
L1是电感器(220V/15V),L2是电感器(220V/18V),D1-D6是4001型二极管,D7是2CW62型稳压管(25V),R1是4.7kΩ可变电阻器,R2是500Ω电阻器,R3是100kΩ电阻器,R4是2kΩ电阻器,C1、C4、C5为470μF/25V电容器,C2是470μF/16V电容器,C3是0.01μF/16V电容器,7812是稳压集成块,T1为9014型,T2为9013型