并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制原理圖

【專(zhuān)家解說(shuō)】：1 步進(jìn)電機(jī) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是純粹的數(shù)字控制電動(dòng)機(jī),它將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰?即給一個(gè)脈沖,步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)一個(gè)角度,因此非常合適單片機(jī)控制,在非超載的情況下,電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù),而不受負(fù)載變化的影響,電機(jī)則轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角,同時(shí)步進(jìn)電機(jī)只有周期性的無(wú)累積誤差,精度高。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有如下特點(diǎn)： 1）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角位移與輸入脈沖數(shù)嚴(yán)格成正比。因此,當(dāng)它轉(zhuǎn)一圈后,沒(méi)有累計(jì)誤差,具有良好的跟隨性。 2）由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)電路組成的開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng),既簡(jiǎn)單、廉價(jià),又非?？煽?同時(shí),它也可以與角度反饋環(huán)節(jié)組成高性能的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。 3）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)快,易于啟停、正反轉(zhuǎn)及變速。 4）速度可在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)平穩(wěn)調(diào)整,低速下仍能獲得較大轉(zhuǎn)距,因此一般可以不用減速器而直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載。 5）步進(jìn)電機(jī)只能通過(guò)脈沖電源供電才能運(yùn)行,不能直接使用交流電源和直流電源。 6）步進(jìn)電機(jī)存在振蕩和失步現(xiàn)象,必須對(duì)控制系統(tǒng)和機(jī)械負(fù)載采取相應(yīng)措施。 步進(jìn)電機(jī)具有和機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn),圖1是四相六線(xiàn)制步進(jìn)電機(jī)原理圖,這類(lèi)步進(jìn)電機(jī)既可作為四相電機(jī)使用,也可以做為兩相電機(jī)使用,使用靈活,因此應(yīng)用廣泛。 步進(jìn)電機(jī)有兩種工作方式：整步方式和半步方式。以步進(jìn)角1.8度四相混合式步進(jìn)電機(jī)為例,在整步方式下,步進(jìn)電機(jī)每接收一個(gè)脈沖,旋轉(zhuǎn)1.8度,旋轉(zhuǎn)一周,則需要200個(gè)脈沖,在半步方式下,步進(jìn)電機(jī)每接收一個(gè)脈沖,旋轉(zhuǎn)0.9度,旋轉(zhuǎn)一周,則需要400個(gè)脈沖?？刂撇竭M(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)必須按一定時(shí)序?qū)Σ竭M(jìn)電機(jī)引線(xiàn)輸入脈沖,以上述四相六線(xiàn)制步進(jìn)電機(jī)為例,其半步工作方式和整步工作方式的控制時(shí)序如表1和表2所列。 步進(jìn)電機(jī)在低頻工作時(shí),會(huì)有振動(dòng)大、噪聲大的缺點(diǎn)。如果使用細(xì)分方式,就能很好的解決這個(gè)問(wèn)題,步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分控制,從本質(zhì)上講是通過(guò)對(duì)步進(jìn)電機(jī)勵(lì)磁繞組中電流的控制,使步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部的合成磁場(chǎng)為均勻的圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),從而實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)步距角的細(xì)分,一般情況下,合成磁場(chǎng)矢量的幅值決定了步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)力矩的大小,相鄰兩合成磁場(chǎng)矢量之間的夾角大小決定了步距角的大小,步進(jìn)電機(jī)半步工作方式就蘊(yùn)涵了細(xì)分的工作原理。 實(shí)現(xiàn)細(xì)分方式有多種方法,最常用的是脈寬調(diào)制式斬波驅(qū)動(dòng)方式,大多數(shù)專(zhuān)用的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片都采用這種驅(qū)動(dòng)方式,TA8435就是其中一種芯片。 2 基于TA8435H芯片的步進(jìn)電機(jī)細(xì)分方式 2.1 TA8435芯片特點(diǎn) TA8435是東芝公司生產(chǎn)的單片正弦細(xì)分二相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)專(zhuān)用芯片,該芯片具有以下特點(diǎn)： 1）工作電壓范圍寬（10－40V）; 2）輸出電流可達(dá)1.5A（平均）和2.5A（峰值）; 3）具有整步、半步、1/4細(xì)分、1/8細(xì)分運(yùn)行方式可供選擇; 4）采用脈寬調(diào)試式斬波驅(qū)動(dòng)方式; 5）具有正/反轉(zhuǎn)控制功能; 6）帶有復(fù)位和使能引腳; 7）可選擇使用單時(shí)鐘輸入或雙時(shí)鐘輸入。 從圖2中可以看出,TA8435主要由1個(gè)解碼器,2個(gè)橋式驅(qū)動(dòng)電路、2個(gè)輸出電流控制電路、2個(gè)最大電流限制電路、1個(gè)斬波器等功能模塊組成。 2.2 TA8435細(xì)分工作原理 在圖3中,第一個(gè)CK時(shí)鐘周期時(shí),解碼器打開(kāi)橋式驅(qū)動(dòng)電路,電流從VMA流經(jīng)電機(jī)的線(xiàn)圈后經(jīng)RNFA后與地構(gòu)成回路,由于線(xiàn)圈電感的作用,電流是逐漸增大的,所以RNFB上的電壓也隨之上升。當(dāng)RNFB上的電壓大于比較器正端的電壓時(shí),比較器使橋式驅(qū)動(dòng)電路關(guān)閉,電機(jī)線(xiàn)圈上的電流開(kāi)始衰減,RNFB上的電壓也相應(yīng)減小;當(dāng)電壓值小于比較器正向電壓時(shí),橋式驅(qū)動(dòng)電路又重新導(dǎo)通,如此循環(huán),電流不斷的上升和下降形成鋸齒波,其波形如圖3中IA波形的第1段,另外由于斬波器頻率很高,一般在幾十KHz,其頻率大小與所選用電容有關(guān),在OSC作用下,電流鋸齒波紋是非常小的,可以近似認(rèn)為輸出電流是直流。在第2個(gè)時(shí)鐘周期開(kāi)始時(shí),輸出電流控制電路輸出電壓Ua達(dá)到第2階段,比較器正向電壓也相應(yīng)為第2階段的電壓,因此,流經(jīng)步進(jìn)電機(jī)線(xiàn)圈的