步進電機數(shù)控解決方案

     傳統(tǒng)的電流式控制方法是檢測流經(jīng)繞組的電流，并將反饋信號送到控制芯片，然后由控制芯片決定是增加還是降低繞組電流，以取得所需的電流強度。這種控制方法使電機在寬轉(zhuǎn)速和寬電源電壓范圍內(nèi)保持理想的轉(zhuǎn)矩，非常適用于全步進和半步進電機驅(qū)動，而且實現(xiàn)起來非常容易。

    閉環(huán)控制電路將電流施加到繞組。反電動勢(BEMF)會降低繞組電壓，延長電流達到理想值的時間，因此，反電動勢限制電機轉(zhuǎn)速。雖然系統(tǒng)無需知道反電動勢值，但是，不重視且不修正這個數(shù)值將會導(dǎo)致系統(tǒng)性能降低。

    因為電源電壓變化導(dǎo)致峰值電流有時波動幅度很大，所以，直到現(xiàn)在，工程師還是盡量避免使用電壓式控制方法。工程師們還想避免反電動勢隨著電機轉(zhuǎn)速增加而升高的問題。

    在這種情況下，業(yè)內(nèi)出現(xiàn)了能夠補償反電動勢的智能電壓式控制系統(tǒng)。這種驅(qū)動方法使電機運轉(zhuǎn)更順暢，微步分辨率更高，是對高精度定位和低機械噪聲要求嚴(yán)格的應(yīng)用的理想選擇。電壓式控制是一種開環(huán)控制：當(dāng)正弦電壓施加到電機相位時，機電系統(tǒng)將回饋正弦電流。

    我們可以用數(shù)字方法補償反電動勢和峰流變化。在記住電機的準(zhǔn)確特性（電機電感-轉(zhuǎn)速曲線、反電動勢-轉(zhuǎn)速曲線、電機電阻）后，計算并施加電壓，以取得理想的電流值。

    電壓式控制方法是向電機施加電壓，而不是恒流。施加的電壓值能夠補償并完全消除反電動勢效應(yīng)，施加電壓的上升速率與因電機轉(zhuǎn)速增加而導(dǎo)致反電動勢上升的速率相同，保證電流幅度對轉(zhuǎn)速曲線平坦。在已知所需電流后，就可以確定取得該電流需要施加的準(zhǔn)確電壓值。因此，電流是由電壓間接控制，如圖1所示。

    
圖1：反電動勢(BEMF)補償

    電壓式控制還節(jié)省了分流電阻，可取得高微步分辨率和極低的轉(zhuǎn)矩脈動。事實上，意法半導(dǎo)體的L6470取得了多達128步的微步控制。

    這款數(shù)字電機控制驅(qū)動器的核心是一個能夠降低微控制器資源占用率的數(shù)字運動引擎(DME)。

    數(shù)字運動控制引擎是由行為命令控制，例如，絕對位置請求，并按照預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速曲線邊界驅(qū)動電機運動。全部指令集包括相對位置和絕對位置(達到目標(biāo)位置)、轉(zhuǎn)速跟蹤(達到并保持目標(biāo)轉(zhuǎn)速)和電機停止順序，還包括機械位置傳感器管理專用命令。圖2所示是前述部分命令。

    
圖2：行為命令

    該控制器通過具有菊花鏈功能的高速SPI總線接口與主微控制器通信。

    通過一個串行接口，一個微控制器能夠管理多個控制器，從而控制多臺步進電機，如圖3所示。

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