畢業(yè)設(shè)計（論文）數(shù)控機床的步進電機的速度控制設(shè)計

1、摘 要 本文從解決步進電動機的速度控制設(shè)計的軟件和硬件的問題上，使步進電 動機能更好的配合數(shù)控機床的運轉(zhuǎn)特點，使數(shù)控機床能發(fā)揮更好的性能。在此 我基于本性質(zhì)設(shè)計了一套合適的速度控制的方法，并靈活的運用數(shù)控的軟件來 運行數(shù)控程序來檢驗所設(shè)計的方法的正確與否。因此我主要從以下三方面進行 介紹。 1. 數(shù)控軟件的學習和應(yīng)用 在這部分，主要學習 mach2 軟件的運行界面和操作界面的學習、軟件設(shè)置 的要點和電機的設(shè)置和軟件的使用等一些內(nèi)容；還有 mach3 數(shù)控軟件的綜述和 mach3 的控制和運行工件程序的相關(guān)知識。通過這部分學習，加深認識了數(shù)控 知識的加工過程和編程的相關(guān)知識。熟悉了數(shù)控軟件的安裝

2、和應(yīng)用的相關(guān)操作。 2. 步進電動機的設(shè)計 通過這項內(nèi)容，復習步進電動機控制方式和驅(qū)動方式、步進電動機的類型 和結(jié)構(gòu)、工作原理、主要特性和步進電動機的驅(qū)動控制線路的設(shè)計等相關(guān)內(nèi)容 3. 步進電動機的速度控制的設(shè)計 在這部分，對步進電動機的速度控制的情況進行設(shè)計，包括步進電動機的 選型、步進電動機的速度控制的軟件設(shè)計和硬件設(shè)計兩大方面，并且對速度控 制的軟件設(shè)計是運用 c 語言來控制，此程序比較簡單，易懂，學會運用 c 語言 來控制數(shù)控機床，也學會了 c 語言和匯編語言的聯(lián)系。 關(guān)鍵詞：數(shù)控機床；步進電動機；速度；控制；驅(qū)動；數(shù)控軟件；c 語言 abstract in this paper,to

3、 solve the speed of stepper motor control software and hardware design issues,we should that stepper motor to enable better co-ordination of the functioning of the characteristics of cnc machine tools to cnc machine tools can play a better performance.i designed based on the nature of an appropriate

4、 set of speed control,and flexible use of the software to run nc,nc program designed to test the correctness of the method.therefore,i mainly introduce the following three aspects. 1.the application and learning of nc software in this part,the main study is mach2 software interface and operation int

5、erface,the key of the software settings,the settings of moter and the use of the software and other content.there are the summary of the software of mach3 cnc,the controlling of mach3 and the knowledge of procedures for running the workpiece.through the part of the study,we will have a better unders

6、tanding of the cnc machining process and programming knowledge.we are familiar with the installation of cnc software and the application of the operation. 2. stepping motor the adoption of the content,review the driving mode and control of the stepping motor,the type and structure of stepper motor,w

7、orking principle,the main characteristics of the drive and stepper motor control circuit design and other related content. 3. stepper motor speed control design in this part,tocontrol to the speed of the stepper motors design ,incloding the selection of stepper motor,the two major aspects is softwar

8、e design and hardware design to controlling the speed of stepper motor.and controlling the speed of software design is to use c language ,this procedure is relatively simple ,easy to understand ,it can tell us how to use c language to control the cnc machine tools, and i can understand the related o

9、f c language and assembly language links. key word cnc machine tools；stepping motor； ratel；control； drive； cnc software；c language 目目 錄錄 第一章第一章 緒論緒論.1 1.1 本課題的目的.1 1.2 本課題的內(nèi)容.1 第二章第二章 課題概述課題概述.2 2.1 數(shù)控軟件的學習和應(yīng)用 .2 2.2 步進電動機的設(shè)計 .2 2.3 步進電動機的速度控制設(shè)計 .2 第三章第三章 數(shù)控軟件的學習和應(yīng)用數(shù)控軟件的學習和應(yīng)用.3 3.1 mach2 的學習和應(yīng)用.3 3.

10、1.1 軟件介紹.3 3.1.2 軟件設(shè)置.4 3.1.3 軟件使用.6 3.2 mach3 的學習和應(yīng)用.6 3.2.1 mach3 數(shù)控軟件綜述 .7 3.2.2 mach3 控制和運行工件程序.10 第四章第四章 步進電動機的驅(qū)動和控制步進電動機的驅(qū)動和控制.17 4.1 步進電動機的基本特點 .17 4.1.1 步進電動機的種類和結(jié)構(gòu).17 4.1.2 步進電動機的工作原理.18 4.1.3 步進電動機的主要特性.19 4.2 步進電動機的控制和驅(qū)動方式 .20 4.2.1 步進電機的控制方式.20 4.2.2 步進電機的驅(qū)動方式.21 4.3 步進電動機的驅(qū)動控制線路 .25 4.3

11、.1 脈沖混合電路.26 4.3.2 加減脈沖分配電路.26 4.3.3 加減速電路.26 4.3.4. 環(huán)形分配器.28 4.3.5. 功率放大器.29 第五章第五章 步進電步進電機機的速度控制的速度控制.32 5.1 步進電機的選型 .32 5.2 步進電動機加減速曲線控制.35 5.2.1 步進電機的失步和過沖.35 5.2.2 加速、減速能力的改進.36 5.3 步進電動機速度控制的軟件設(shè)計.37 5.4 步進電動機的硬件控制法 .48 第六章第六章 數(shù)控數(shù)控機機床的步進電機的展望和發(fā)展床的步進電機的展望和發(fā)展.50 6.1 步進電機的展望和發(fā)展 .50 6.1.1 步進電機的發(fā)展趨勢

12、.50 6.1.2 國際市場的開拓及發(fā)展對策.50 6.2 進給伺服系統(tǒng)的現(xiàn)狀與展望 .51 參考參考文文獻獻.52 致致 謝謝.5353 1 第一章第一章 緒論緒論 畢業(yè)設(shè)計是我們最后一次較全面的設(shè)計訓練，是大學四年的最后一次教學 環(huán)節(jié)；為我們提供了自主學習、自主選擇、自主完成的機會；具有實踐性、綜 合性、探索性、應(yīng)用性等特點，同時也為啟發(fā)我們智能以適應(yīng)工程技術(shù)人才素 質(zhì)要求及學生心理素質(zhì)的培養(yǎng)，提供了綜合訓練和實習機會。 1.1 本課題的目的本課題的目的 本課程包括數(shù)控軟件的學習和步進電動機的速度控制兩大主要方面的內(nèi)容， 由于涉及到 math2 的銑床的學習、math3 的銑床的學習、步進

13、電動機的相關(guān)等 復雜的內(nèi)容，因而具有一定得意義所在，可使學生學習新的知識如學習數(shù)控新 軟件和步進電動機的相關(guān)知識，并且對 c 語言和數(shù)控技術(shù)的知識加以更深的了 解。通過本課程的學習，要達到兩個目的： 其一：學習熟悉和理解現(xiàn)有成熟的數(shù)控控制中的步進電動機的控制，進一 步接受和消化先進的數(shù)控技術(shù)。 其二：可鞏固、訓練，提高學生的綜合實踐能力。 通過畢業(yè)設(shè)計，綜合運用專業(yè)課程和其他有關(guān)課程的理論和實踐知識去 分析和解決設(shè)計問題，并使學生所學的知識進一步地鞏固、深化和發(fā)展。 鞏固設(shè)計的一般方法，通過設(shè)計培養(yǎng)正確的設(shè)計思想和分析問題、解決 問題的能力。 鞏固設(shè)計基本技能的訓練，如計算、繪圖、查閱設(shè)計資料

14、和手冊、熟悉 標準和規(guī)范等。 1.2 本課題的內(nèi)容本課題的內(nèi)容 畢業(yè)設(shè)計的課題：數(shù)控機床的步進電動機的速度控制的設(shè)計 本畢業(yè)設(shè)計（論文）包括： 數(shù)控技術(shù)書的學習和應(yīng)用 c 語言課本的學習和應(yīng)用 步進電動機的速度控制程序的編寫和設(shè)計 程序的調(diào)試和應(yīng)用 步進電機在數(shù)控軟件的調(diào)試應(yīng)用 設(shè)計說明書一份（其中包括步進電機的速度控制的分析和應(yīng)用、數(shù)控軟 件的學習和分析和步進電動機的設(shè)計說明） 。 2 第二章第二章 課題概述課題概述 2.1 數(shù)控軟件的學習和應(yīng)用數(shù)控軟件的學習和應(yīng)用 這一部分包括 mach2 軟件的學習和 mach3 的學習和應(yīng)用 通過此項內(nèi)容，使我所學的數(shù)控技術(shù)課程的知識得到鞏固，運用和深

15、 化。主要在下述方面得到進一步訓練。 第一 mach2 軟件的界面的學、軟件設(shè)置和軟件的使用 第二 mach3 軟件的界面的介紹、軟件設(shè)置和軟件的使用。 第三 mach3 控制和運行工作程序的相關(guān)的情況 2.2 步進電動機的設(shè)計步進電動機的設(shè)計 這一部分包括步進電動機的工作原理、驅(qū)動方式、其類型和結(jié)構(gòu)和驅(qū)動控 制線路的一些主要情況。 通過此項內(nèi)容，使我所學的數(shù)控技術(shù)課程的知識得到鞏固，運用和深 化。主要在下述方面得到進一步訓練。 第一 對步進電動機的工作原理的學習 第二 對步進電動機的類型和結(jié)構(gòu)有了更深刻的認識 第三 步進電動機的驅(qū)動方式有更好的方法 第四 步進電動機的驅(qū)動控制電路，對脈沖混合

16、電路、加減速脈沖分配電路、 加減速電路、環(huán)形分配器、功率放大器等有了具體的詳細的說明。通過上述內(nèi) 容的學習，我們對步進電動機的相關(guān)的知識有了更深入的了解。 2.3 步進電動機的速度控制設(shè)計步進電動機的速度控制設(shè)計 這一部分包括步進電動機的選型、步進電動機的加減速時間控制、加減速 能力的改進、步進電動機的速度控制的軟件設(shè)計和硬件設(shè)計。 通過此項內(nèi)容，使我所學的c 語言課程的知識得到鞏固，運用和深化。 主要在下述方面得到進一步訓練。 第一 較全面的了解步進電動機的速度控制的設(shè)計要領(lǐng)； 第二 對步進電動機的速度控制的設(shè)計的步驟進行正確的認識，當然，包括 步進電動機 c 語言控制速度控制的設(shè)計和硬件設(shè)

17、計。 第三 對步進電動機的加減速的控制和能力的改進和加減速時間控制有了更 深入的了解。 第四 讓我知道了如何選擇一部適合數(shù)控機床的步進電動機，并如何才能使 步進電動機發(fā)揮更好的結(jié)果。 3 第三章第三章 數(shù)控軟件的學習和應(yīng)用數(shù)控軟件的學習和應(yīng)用 3.1 mach2 的學習和應(yīng)用的學習和應(yīng)用 mach2 軟件是目前業(yè)余情況下使用較多的 cnc 軟件之一，它是一種使用 pc 機并口或 usb 口（需要專用驅(qū)動器）控制步進電機的 cnc 軟件，使用方便， 但設(shè)置、功能多。 特點： 最多支持 6 軸聯(lián)動 直接使用 g 代碼文件 支持 dxf bmp jpg 與 hpgl 直接導入 直觀 g-代碼 路線顯

18、示 可編輯 g 代碼文件 主軸變頻器控制 即時加工進度顯示 手動控制功能 可使用并口或 usb 輸出通過驅(qū)動器控制步進電機 可以運行在 windows 98/nt/2000/xp 等 32 位操作系統(tǒng)上 3.1.1 軟件介紹軟件介紹 1、mach2 軟件的該屏幕顯示有 7 個界面 圖 3-1 軟件界面 4 a、 程序運行界面 b、 手工輸入界面 c、 手動操作界面 d、 刀路界面 e、 偏移量界面 f、 設(shè)置界面 g、 診斷界面 2、程序界面主要內(nèi)容 a、代碼顯示區(qū) b、具體軸向位置顯示 c、刀路軌跡顯示 d、代碼執(zhí)行控制 e、緊急停止按鈕 f、手動模式選擇 g、主軸控制 3、手工輸入界面主要

19、內(nèi)容 a、具體軸向位置顯示 b、手工輸入窗口 c、手動模式選擇 d、主軸控制 e、緊急停止按鈕 4、手動操作界面主要內(nèi)容 a、具體軸向位置顯示 b、手動搖桿控制窗口 c、手動模式選擇 d、運行軌跡顯示 e、緊急停止按鈕 5、診斷界面 該界面主要用于診斷 cnc 設(shè)備與軟件之間的交換信息。 3.1.2 軟件設(shè)置軟件設(shè)置 首先應(yīng)端口設(shè)置，為了滿足這個要求需要做六步： 1. 設(shè)置端口和引腳 2. 端口設(shè)定和軸選擇：根據(jù)使用的情況，設(shè)置端口和軸數(shù)。此時應(yīng)注意， 選擇后一定要點擊“應(yīng)用” ，否則不能啟用，后同。 3. 輸入信號設(shè)置：選擇需要的輸入信號。 5 4. 輸入腳分配設(shè)置：此時需要的選項必須在上個

20、界面設(shè)置后，本界面才可 以設(shè)置。 5. 輸出信號設(shè)置 6. 輸出腳分配設(shè)置 圖 3-2 軟件設(shè)置圖 然后再進行電機參數(shù)設(shè)置，此操作需要進行八步： 1. 選擇電機運行參數(shù)調(diào)整 2. 電機速度和加速度設(shè)置 3. 軸向選擇 4. 步進電機速度設(shè)置：單位每分鐘進前毫米。沒有細分時電機振動大且易 丟步。一般試時設(shè) 30 了。 5. 步進電機加速度設(shè)置 6. 單位步數(shù)設(shè)置：1.8 度的電機轉(zhuǎn)動 1 圈 200 步，8 細分后就是 1600 步， 絲桿導程是 5mm 的，那每 mm 就是 320 步，所以每步的理論精度就是 0.008 了。 7. 每個軸向設(shè)置后都必須保存 8. 驅(qū)動器所需脈沖的最小寬度和換

21、向時間：因驅(qū)動器使用了光藕隔離，不 可避免地帶來了信號延遲，為防止因信號延遲而產(chǎn)生丟步，軟件應(yīng)做好相應(yīng)設(shè) 6 置。 最后再進行單位設(shè)置：測量設(shè)置為公制毫米這樣，軟件基本的設(shè)置就完成 了。 3.1.3 軟件使用軟件使用 圖 3-3 軟件使用圖 1. 手動校正刀具到工作原點，軟件所有軸清零到“0”點 2. 打開文件（g 代碼） 3. 選擇 g 代碼文件 4. 代碼載入 5. 電機“開始運行” 6. 點擊“停止運行”結(jié)束代碼執(zhí)行 3.2 mach3 的學習和應(yīng)用的學習和應(yīng)用 數(shù)控銑床主要組成部分：工件的設(shè)計一般用計算機輔助設(shè)計（cad）和計 算機輔助制造（cam）或者計算機的其他程序（1） ，工件程

22、序的輸出通常以 g 代碼的形式（通過網(wǎng)絡(luò)或軟盤） （2）輸送到機床的控制系統(tǒng)（3） ，機床控制系 統(tǒng)解讀 g 代碼并控制刀具（5）被伺服電機或步進電機牽引的螺釘、齒輪、皮 帶所帶動。機床控制系統(tǒng)所發(fā)生地信號被驅(qū)動器放大，這樣控制系統(tǒng)便能實時 7 有效地控制電動。由于 mach3 軟件比較復雜，在這里我主要介紹數(shù)控軟件的綜 述和 mach3 控制和運行工作程序的情況。 3.2.1 mach3 數(shù)控軟件綜述數(shù)控軟件綜述 1. 界面顯示 mach3 的界面經(jīng)過精心設(shè)計，因此很容易根據(jù)您工作方式的把界面用戶化。 雙擊圖標運行 mach3，您可以看到圖的銑床程序運行界面，但是在界面中各個 數(shù)字讀出器都為

23、 0，并且沒有加載程序。如果不能正常使用，可能是因為有什 么東西插入了井口，或者是因為在安裝 mach3 時緊急停止的端口指針配置錯誤， 點擊脫機按鈕可以重新使用緊急復位。 界面顯示對象，在程序運行界面上您可以看到以下對象： 按鈕，如重新設(shè)置、停止 alt-a 等。 數(shù)字讀出器，所有數(shù)字化顯示的都是數(shù)字讀出器，主要的數(shù)字讀出 器是顯示 x，y，z，a，b，c 軸的當前位置。 發(fā)光二極管，各種不同形狀、尺寸。 g 代碼顯示窗口（帶滾動條） 。 刀具顯示（在您的屏幕上目前是空白方塊） ，還有一類在程序運行界 面上沒有顯示的重要控制。 手動數(shù)據(jù)輸入框 按鈕和快捷鍵的使用 在標準屏幕上大部分的按鈕在鍵

24、盤上都有熱鍵，熱鍵在按鈕的名稱后面或 者在按鈕附近的標簽上，用鼠標點擊按鈕和點擊名稱作用是一樣的。您可以使 用鼠標和快捷鍵啟動和停止主軸、開啟冷卻劑以及切換到手動數(shù)據(jù)輸入界面， 值得注意的是快捷鍵有時候是又control和alt鍵加字母組成的，雖然字母是大寫 字母但當您在使用快捷鍵時也可以輸入小寫字母。 數(shù)字讀出器的數(shù)值輸入 經(jīng)常向數(shù)字讀出器輸入數(shù)據(jù)是不可取的，比如主軸實際速度的顯示是由電 腦通過mach3控制的，您所輸入的任何數(shù)據(jù)都將被改寫。請您在閱讀第7章之后 再通使用數(shù)字讀出器輸入數(shù)值。 2. 點動 通過手動使用點動可以將刀具移動到任何一個位置，當然有些機床的刀具 本身就可以移動，有些機

25、床是工作臺移動或滑動，在這里我們用用刀具移動表 示。 點動控制是特殊的彈出式界面，通過tab鍵可以在顯示和隱藏間切換，圖 3.4所示為彈出式界面圖。 8 圖3-4 點動控制 3. 手動數(shù)據(jù)輸入和施教 圖 3-5 手動數(shù)據(jù)輸入輸入數(shù)據(jù) 手動輸入界面上有輸入數(shù)據(jù)框，您可以通過點擊選擇輸入數(shù)據(jù)也可以按 enter 鍵自動選擇，工作程序中出現(xiàn)的任何一行有效程序都可以被輸入，按下 enter 鍵后工件程序開始執(zhí)行。當您需要撤銷您的輸入時按 esc 鍵，錯誤的輸入 可以通過 backspace 鍵改正。 mach3能夠記住您手動數(shù)據(jù)輸入的行程序并把它們寫入文件中，這些文件 可以作為g代碼程序反復運行。在手

26、動數(shù)據(jù)輸入界面上點擊開始施教按鈕，它 旁邊的發(fā)光二極管將提示您施教已經(jīng)啟動，輸入不同的程序行后，按下程序行 后面的返回mach3將開始運行，并且把它們都保持在teach的文件夾中，施教完 成時點擊停止施教結(jié)束施教。 使用編輯功能您可以改正程序的任何錯誤也可以將程序存在指定的文件夾 內(nèi)。 9 4. 加工策略特別cam程序 圖3-6 加工策略菜單中的加工策略表格 系統(tǒng)中安裝的加工策略將以表格的形式顯示，您在程序運行界面上點擊加 工策略很容易就可以得到所需要的工件。在這個界面上有一些默認選項，注意 您可以選擇加工單位、全圓內(nèi)精銑的中心，使用的刀具以及工件的材料，但不 是所有的選項都適合您的機床，比如

27、您必須手動設(shè)置主軸速度，設(shè)置主軸速度 時您可以忽略加工策略界面。 設(shè)定完成后點擊傳輸代碼（post code）按鈕，mach3將自動編寫并加載g代 碼工件程序，刀具路徑將顯示刀具路徑。您可以通過修改參數(shù)減小切屑量或改 變其他設(shè)置，值得注意的是設(shè)置改變之后必須重新的是設(shè)置改變之后必須重新 點擊傳輸代碼（post code）。 您可以保存當前的設(shè)置，下一次運行加工策略的時候初始數(shù)據(jù)就是當前定 義的數(shù)據(jù)。 點擊退出（exit）您將回到mach3的主界面并且可以運行加工策略生成的工 件程序，這個過程往往比閱讀本段快的多。 5. 運行g(shù)代碼 在程序運行界面上您可以試試循環(huán)開始（ start cycle）

28、、暫停（pause）、 停止（stop）和返回程序開頭（rewind）按鈕的效果及其捷徑。 運行程序時，一列突出的代碼會在g代碼窗口上以特殊方式運動。mach3提 前讀取程序并設(shè)計其運動，避免刀具路徑以低于要求的速度運動。暫停時通過 顯示器您可以看到提前讀取確實在進行。 通過滾動界面您可以看到g代碼的任何一行，顯示出來的g代碼是突出的， 您也可以使用從這里開始（run from here）從這一行開始運行程序。 運行程序只能從硬盤而非軟盤驅(qū)動器或usb， mach3 需要高速讀取存在 10 硬盤中的文檔，并且文檔必須是只讀文檔。 6. 刀具軌跡顯示 查看刀具軌跡 刀具軌跡顯示窗口的移動和縮放

29、7.其他屏幕顯示特點 按鈕：估計工件程序運行在機床上花費時間。 控制器：控制工件程序所選的進給修調(diào)。 數(shù)字式讀出器：給出加載工件程序所有軸刀具運動范圍。 屏幕：顯示如何安裝z軸使x和y運動不會撞到夾具等信息。 屏幕：監(jiān)控所有mach3輸入輸出的邏輯電平（0和1）。 3.2.2 mach3 控制和運行工件程序控制和運行工件程序 控制在本節(jié)的解釋控制在本節(jié)的解釋 1. 界面開關(guān)控制系列 每個界面上都有開關(guān)控制裝置，當您在界面之間切換時他們也不會改變， 仍然會顯示系統(tǒng)當前運行狀態(tài)的信息。 緊急復位（reset） 表格 界面選擇按鈕 圖3-7 軸的控制系列 使用界面選擇按鈕可以在各個界面之間切換，它們

30、的快捷鍵就在它們名稱 的后面，雖然快捷鍵都是大寫字母但是您在使用快捷鍵的時候也可以輸入小寫 字母。 11 2. 軸控制系列 坐標值數(shù)字讀出器 定義基準 機械坐標 縮放比例 軟件限制 校驗 直徑或半徑修正 3. 定義特殊功能 在各類界面上設(shè)置了一些快速精確移動刀具（控制點）到指定位置（如更 換刀具）的按鈕，這些按鈕包括歸零：把所有的軸移動到零點，直達更換刀具 位置，直達z軸安全位置，直達原點位置。 另外mach3能記住兩個不同的坐標系并到達命令指定的位置，這些功能的 控制按鈕是設(shè)定基準點和直達基準點以及設(shè)定可變位置和直達可變位置。 4. 手動數(shù)據(jù)輸入和施教控制系列 圖3-8 手動輸入數(shù)據(jù)框 5.

31、 點動運行控制系列 熱鍵點動：熱鍵點動有三種模式 連續(xù)點動、分步點動和電子首輪模式，您 可以使用界按鈕點動模式（jog mode）并根據(jù)發(fā)光二極管來選擇您所要的模 式。 并口或modbus電子手輪點動：在電子手輪速度上面是一系列的選擇點動模式 的按鈕。 主軸速度控制系列：根據(jù)機床設(shè)計的不同，主軸速度的控制可以分為以下三 種類型：（a）手動設(shè)定速度，手動啟用和停止：（b）手動設(shè)定速度，m代 碼通過輸出信號啟用和停止；（c）使用電子手輪設(shè)定速度，或者通過 step/direction驅(qū)動。 6. 程序運行控制系列 12 圖3-9 程序運行控制系列 程序運行控制系列用于執(zhí)行加載的工件程序或手動數(shù)據(jù)輸

32、入的命令。 循環(huán)開始（cycle start） 進給保持 停止 返回程序開頭 單行程序運行 程序反向運行 行序數(shù) 從這里開始設(shè)置下一行 設(shè)置下一行 刪除程序行 任選停止（optional stop）,如果您激活了任選停止，mach3就回把m01 當成m00處理。 7. 文件控制系列 8. 刀具信息控制系列 9. g代碼和刀具軌跡控制系列 g代碼顯示窗口可以顯示當前加載的工件程序，您可以滾動窗口查看工件 程序g代碼，當前運行的程序行在g代碼顯示窗口上是突出的。 刀具軌跡顯示窗口將顯示控制點在x、y、z三個平面的路徑，當工件程序運 行的時候刀具軌跡將會重新勾勒，刀具路徑的顏色為配置下拉菜單刀具路徑

33、對 話框中設(shè)置的顏色。重新勾勒的刀具軌跡是動態(tài)的，當您切換界面和視角的時 候并不會保存。 10.工件偏移量和刀具庫控制系列 工件偏移量和刀具庫可以從操作菜單中打開，通常通過此系列操作會更加 方便。因為g代碼的基本定義工件偏移量和刀具庫在工件原理上有輕微的差異。 注意：改變工件和刀具的偏移量雖然改變了軸的數(shù)字讀出器的讀數(shù)，但是事實 13 上刀具并不會移動，設(shè)置了新偏移量之后刀具移動命令。 工件偏移量 刀具 直接存儲器偏移量表 11.旋轉(zhuǎn)直徑控制系列 12.切線控制系列 13.極限和其他控制系列 輸入激活 極限修調(diào) 14.系統(tǒng)設(shè)置控制系列 單位 安全z 恒速度模式和角極限 脫機 15.編碼器控制系

34、列 16.z軸自動控制系列 17.激光觸發(fā)器輸出系列 18.自定義控制便利 使用加工策略使用加工策略 14 圖3-10 加工策略界面 mach3加工策略是施教功能的擴展功能，通過一個或幾個特殊的界面您可以 定義機床的操作，加工策略可以生成g代碼控制刀具的切割，加工策略的例子有 圓環(huán)精內(nèi)銑、鉆排孔和雕刻。 系統(tǒng)中的加工策略來之不同的作者，因為他們的目的不同因此在控制按鈕 上有輕微的差異，但是每個加工策略都包含了把g代碼傳送給mach3和返回 mach3界面的意思，使用大部分加工策略時您都可以保存您的設(shè)置，在下一次 運行加工策略時數(shù)字讀出器上顯示的參數(shù)不會改變。 加載加載g g代碼工件程序代碼工件

35、程序 圖3-11 加載g代碼 如果您有現(xiàn)成的手寫工件程序或者cad/cam軟件編寫的程序，您可以使 用加載g代碼按鈕加載程序，點擊加載g代碼按鈕將彈出一個標準的windows打 開文件對話框，然后您可以選擇需要加載的文件。 文件被選擇并打開之后mach3會加載并分析代碼，生成和顯示刀具路徑， 并且建立程序極限。 被加載的程序代碼會在g代碼顯示窗口顯示，您可以使用窗口的滾動條觀 看所有的g代碼程序。 編輯工件程序編輯工件程序 如果您定義了g代碼編輯器程序（配置下拉菜單邏輯對話框），您可以點擊 15 編輯對g代碼進行編輯，點擊編輯之后會打開一個加載了g代碼的新對話框。 完成編輯之后保持文件并退出編

36、輯，您也可以直接關(guān)閉對話框，系統(tǒng)將提 示您對更改后的文件進行保存。 編輯g代碼時mach3處于暫停狀態(tài)，mach3窗口是鎖定的，激活mach3窗口的 辦法就是返回并關(guān)閉編輯。 mach3會分析編輯之后的g代碼，并生成新的刀具路徑和程序極限，任何時 候您都可以點擊重新生成按鈕生成刀具路徑。 手動準備和運行工件程序手動準備和運行工件程序 1. 手寫程序的輸入 您可以通過以下兩種方式編寫程序：運行mach3之外的編輯器并保存文件： 您也可以點擊編輯按鈕但不加載程序，然后把文件另存為一個新的文件并退出 編輯。 圖3-12 在記事本中設(shè)置g代碼 以上兩種情況您都需要使用文件下拉菜單的加載g代碼把新的程序

37、加載到 mach3。 2. 運行工件程序之前 在啟動機床運行工件程序之前最好對機床進行相應(yīng)的測試，您可以輸入以 下命令對機床進行測試：g17/g18/g19, g20/g21, g40, g49, g61/g62, g90/g91, g93/g94。 然后您可以選擇刀具或部件偏移量。 16 最后，如果程序還沒被證實是正確的，您就需要對程序進行試運行，在工 作臺上不放任何東西看是否有狀況發(fā)生。 3.運行程序 在您初次運行程序時您必須格外小心，可能您需要對主軸速度和進給進行 修調(diào)、減小噪聲以及優(yōu)化產(chǎn)品，您可以在機床運行時或點擊暫停進行更改，更 改完成之后再點擊循環(huán)開始。 輸入其它文件生成輸入其它文

38、件生成g g代碼代碼 mach3可以把dxf、hpgl和jpeg格式文件轉(zhuǎn)換為g代碼。 可以通過一定得途徑轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的程序來運行。 17 第四章第四章 步進電動機的驅(qū)動和控制步進電動機的驅(qū)動和控制 4.1 步進電動機的基本特點步進電動機的基本特點 4.1.1 步進電動機的種類和結(jié)構(gòu)步進電動機的種類和結(jié)構(gòu) 步進電動機的分類方式很多，根據(jù)不同的分類方式，可將步進電動機分為 多種類型，如表 4-1 所示。 圖 4-7 是一典型單定子、徑向分相、反應(yīng)式伺服步進電動機的結(jié)構(gòu)原理圖。 它與普通電動機一樣，分為定子和轉(zhuǎn)子兩部分，其中定子又分為定子鐵心和定 子繞組。定子鐵心由電工鋼片疊壓而成，其形成如圖中所示

39、。定子繞組是繞置 在定子鐵心 6 個均勻分布的齒上的線圈，在直徑方向上相對的兩個齒上的線圈 串聯(lián)在一起，構(gòu)成一相控制繞組。圖 4-7 所示的步進電動機可構(gòu)成三相控制繞 組，故也稱三相步進電動機。若任一相繞組通電，便形成一組定子磁極，其方 向即圖中所示的 ns 極。在定子的每個磁極上，即定子鐵心上的每個齒上又開 了 5 個小齒。齒槽等寬，齒間夾角是 9，與磁極上的小齒一致。此外，三相 定子磁極上的小齒在空間位置上依次錯開 1/3 齒距，如圖 4-8 所示。當 a 相磁 極上的小齒與轉(zhuǎn)子上的小齒對齊時，b 相磁極上的齒剛好超前（或滯后）轉(zhuǎn)子 齒 1/3 齒距角，c 相磁極齒超前（或滯后）轉(zhuǎn)子齒 2

40、/3 齒距角。 圖 4-7 單定子徑向分相反應(yīng)式伺服 步進電動機結(jié)構(gòu)原理圖 表 4-1 步進電動機的分類 分類方式具體類型 按力矩產(chǎn)生的原理(1) 反應(yīng)式：轉(zhuǎn)子無繞組，由被激磁的定子繞組產(chǎn)生反應(yīng)力距實現(xiàn) 步進運行 18 (2) 激磁式：定、轉(zhuǎn)子均有激磁繞組（或轉(zhuǎn)子用永久磁鋼） ，由電 磁力距實現(xiàn)步進運行 按輸出力矩大小 (1) 伺服式：輸出力矩在百分之幾 n.m,只能驅(qū)動較小的負載，要 與液壓扭矩放大器配合，才能驅(qū)動機床工作臺等較大的負載 (2) 功率式：輸出力矩在 550n.m 以上，可以直接驅(qū)動機床工作 臺等較大的負載 按定子數(shù)(1)單定子式；(2)雙定子式；(3) 三定子式；(4) 多定

41、子式 按各組繞組分布(1) 徑向分相式：電動機各相按圓周依次排列 (2) 軸向分相式：電動機各相按軸向依次排列 4.1.2 步進電動機的工作原理步進電動機的工作原理 步進電動機的工作原理實際上時電磁鐵的作用原理。以圖 4-8 所示為例， 當 a 相繞組通電時，轉(zhuǎn)子的齒與定子 aa 上的赤對齊。若 a 相斷電，b 相通電， 由于磁力的作用，轉(zhuǎn)子的齒與定子 bb 上的齒對齊，轉(zhuǎn)子沿順時針方向轉(zhuǎn)過 3， 如果控制線路不停地按 a-b-c-a的順序控制步進電動機繞組的通斷電，步進 電動機的轉(zhuǎn)子便不停地順時針轉(zhuǎn)動。若通電順序改為 a-c-b-a，步進電動機 的轉(zhuǎn)子將逆時針轉(zhuǎn)動。這種通電方式稱為三相三拍，

42、而常用的通電方式為三相 六拍，其通電順序為 a-ab-b-bc-c-ca-a及 a-ac-c-cb-b-ba-a，相應(yīng)地， 定子繞組的通電狀態(tài)每改變一次，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過 1.5。 各組定子 轉(zhuǎn)子齒展開 順時針方向 c相 b相a相 6 圖 4-8 步進電動機的齒距 綜上所述，可以得到如下結(jié)論： (1)步進電動機定子繞組的通電狀態(tài)每改變一次，它的轉(zhuǎn)子便轉(zhuǎn)過一個 確定的角度，即步進電動機的步距角 ； (2)改變步進電動機定子繞組的通電順序，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向隨之改變； (3)步進電動機定子繞組通電狀態(tài)的改變速度越快，其轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)地速度 越快，即通電狀態(tài)的變化頻率越高，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速越高； 19 (4)步進電動機步距

43、角 與定子繞組的相數(shù) m、轉(zhuǎn)子的齒數(shù) z、通電方 式 k 有關(guān)，可用下式表示： =360/(mzk) 式中，m 相 m 拍時，k=1;m 相 2m 拍時，k=2。 4.1.3 步進電動機的主要特性步進電動機的主要特性 (1) 步進角和靜態(tài)步距誤差 步進電動機的步距角 shi6 決定開環(huán)伺服系 統(tǒng)脈沖當量的重要參數(shù)，數(shù)控機床中常見的反應(yīng)式步進電動機的步距角一般為 0.53，一般情況下，步距角越小，加工精度越高。靜態(tài)步距誤差指理論的 步距角和實際的步距角之差，以分表示，一般在 10之內(nèi)。步距誤差主要由步 進電動機齒距制造誤差、定子和轉(zhuǎn)子間氣隙不均勻以及各相電磁轉(zhuǎn)矩不均勻等 因素造成的。步距誤差直接

44、影響工作地加工精度以及步進電動機的動態(tài)特性。 (2) 啟動頻率 fq?？蛰d時，步進電動機由靜止突然啟動，并進入不丟步的正 常運行所允許的最高頻率，稱為啟動頻率或突跳頻率，用 fq 表示。若啟動時頻 率大于突跳頻率，步進電動機就不能正常啟動。fq 與負載慣量有關(guān)，一般說來 隨著負載慣量的增長而下降。空載啟動時，步進電動機定子繞組通電狀態(tài)變化 的頻率不能高于該突跳頻率。 (3) 連續(xù)運行的最高工作頻率 fmax 步進電動機連續(xù)運行時，它所能接受 的，即保證不丟步運行的極限頻率 fmax，稱為最高工作頻率。它是決定定子繞 組通電狀態(tài)最高變化頻率的參數(shù)，它決定了步進電動機的最高轉(zhuǎn)速。其值遠大 于 fq

45、，且隨負載的性質(zhì)和大小而異，與驅(qū)動電源也有很大關(guān)系。 (4) 加減速特性 步進電動機的加減速特性是描述不技能電動機由靜止到工 作頻率和由工作頻率到靜止的加減速過程中，定子繞組通電狀態(tài)的變化頻率與 時間的關(guān)系。當要求步進電動機啟動到大于突跳頻率的工作頻率停止時，變化 速度必須逐步下降。逐步上升和下降的加速時間、減速時間不能過小，否則會 出現(xiàn)失步或超步。我們用加速時間常數(shù) ta和 tb來描述步進電動機的升速和降 速特性，如圖 4-9 所示。 20 圖 4-9 加減速特性曲線 (5) 距頻特性與動態(tài)轉(zhuǎn)矩 距頻特性 m=f(f)是描述步進電動機連續(xù)穩(wěn)定運 行時輸出轉(zhuǎn)矩與連續(xù)運行頻率之間的關(guān)系。如圖 4

46、-10 所示，該特性上每一個頻 率對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩稱為動態(tài)轉(zhuǎn)矩?？梢妱討B(tài)轉(zhuǎn)矩隨連續(xù)運行頻率的上升而下降。 上述步進電動機的主要特性除第一項外，其余均與驅(qū)動電源有很大關(guān)系。 驅(qū)動電源性能好，步進電動機的特性可得到明顯改善。 0 4812 16 1 2 3 f/x103 hz md/(n.m) 圖 4-10 轉(zhuǎn)矩-頻率特性曲線 4.2 步進電動機的控制和驅(qū)動方式步進電動機的控制和驅(qū)動方式 4.2.1 步進電機的控制方式步進電機的控制方式 如果通過單片機按順序給繞組施加有序的脈沖電流，就可以控制電機的轉(zhuǎn) 動，從而實現(xiàn)數(shù)字角度的轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)動的角度大小與施加的脈沖數(shù)成正比，轉(zhuǎn)動 的速度與脈沖頻率成正比，而轉(zhuǎn)動方

47、向則與脈沖的順序有關(guān)。以三相步進電機 為例，電流脈沖的施加共有三種方式。 （1） 單相三拍方式-按單相繞組施加電流脈沖 abc 正轉(zhuǎn) abc 反轉(zhuǎn) （2） 雙相三拍方式-按雙相繞組施加電流脈沖 abbcca 正轉(zhuǎn) ac cb ab 反轉(zhuǎn) （3） 三相六拍方式-單相繞組和雙相繞組交替施加電流脈沖 aabbbccca 正轉(zhuǎn) a ac c cb bba 反轉(zhuǎn) 單相三拍可以在繞組斷電時，通過續(xù)流二極管將儲存在繞組中的電能消耗 在電阻上，表現(xiàn)為電流波形下降的速度加快，下降時間減少。雙三拍與單三拍 的另外不同之處是：雙三拍工作時的磁導率最大位置并不是轉(zhuǎn)子處于對齒的位 置，并且雙三拍還有一個優(yōu)點，就是不易產(chǎn)

48、生失步，而單三拍由于是單相通電 21 勵磁，不會產(chǎn)生阻尼作用，因此當工作在低頻區(qū)時，由于通電時間而使能量過 大，易產(chǎn)生失步現(xiàn)象。六拍工作時的步距角要比單三拍和雙三拍時的步距角小 一步，所以步進精度要高一倍，六拍工作方式的性能最好，單三拍工作方式的 性能較差。 單相三拍方式的每一拍步進角為 3三相六拍的步進角則為 1.5。因此， 在三相六拍下，步進電機的運行反轉(zhuǎn)平穩(wěn)柔和，但在同樣的運行角度與速度下， 三相六拍驅(qū)動脈沖的頻率需提高一倍，對驅(qū)動開關(guān)管的開關(guān)特性要求較高。 4.2.2 步進電機的驅(qū)動方式步進電機的驅(qū)動方式 步進電電機的驅(qū)動方式有多種，可以根據(jù)實際需要來選用。分為單電壓驅(qū) 動、全電壓驅(qū)動

49、、高低壓法等幾種形式，下面我主要介紹以下幾種。 1單電壓驅(qū)動 單電壓驅(qū)動是指電動機繞組在工作時，只用一個電壓電源對繞組供電。特 點是電路最簡單。圖 4-2 就是一個例子，它只是一個電源 v。電路中的限流電 阻 r1決定了時間常數(shù)?？稍?r1兩端并聯(lián)一個電容，以便電流的上升波形變陡， 來改善高頻特性，但這樣做又使低頻性能變差。 r1在工作中要消耗一定的能量，所以這個電路損耗大，效率低。一般只用 于小功率步進電動機的驅(qū)動。 圖 4-2 步進電動機的驅(qū)動電路 2雙電壓驅(qū)動 用提高電壓的方法可以使繞組中的電流上升波形變陡，這樣就產(chǎn)生了雙電 壓驅(qū)動。雙電壓驅(qū)動有兩種方式：雙電壓法和高低壓法。 22 圖

50、4-3 雙電壓驅(qū)動原理圖 雙電壓法 雙電壓法的基本路線是：在低頻段使用較低的電壓驅(qū)動，在高頻段使用較 高的電壓驅(qū)動。其電路原理如圖 4-3 所示。 當電動機工作在低頻時，給 t1低電平，使 t1關(guān)斷。這時電動機的繞組由 低電壓 vl供電，控制脈沖通過 t2使繞組得到低壓脈沖電源。當電動機工作在 高頻時，給 t1 高電平，使 t1打開。這時二極管 d2反向截止，切斷低電壓電源 vl，電動機繞組由高電壓 vh供電，控制脈沖通過 t2使繞組得到高壓脈沖電源。 這種驅(qū)動方法保證了低頻段具有單電壓驅(qū)動的特點，在高頻段具有良好的 高頻性能，但仍沒擺脫單電壓驅(qū)動的弱點，在限制電阻 r 上仍然會產(chǎn)生損耗和 發(fā)

51、熱。 高低壓法 高低壓法的基本思路是：不論電動機工作的頻率如何，在繞組通電的開始 用高壓供電，使繞組中電流迅速上升，而后用低壓來維持繞組中的電流。 高低壓驅(qū)動電路的原理圖如圖 4-4 所示。盡管看起來與雙電壓法電路非常 相似，但它們的原理有很大差別。 圖 4-4 高低壓驅(qū)動原理圖 高壓開關(guān)管 t1的輸入脈沖 uh與低壓開關(guān)管 t2的輸入脈沖 ul同時起步，但 23 脈寬要窄得多。兩個脈沖同時使開關(guān)管他 t1、t2導通，使高電壓 vh 為電動機 繞組供電。這使得繞組中電流 i 快速上升，電流波形的前沿很陡，如圖 4-4 所 示電流波形。當脈沖 uh降為低電壓時，高壓開關(guān)管 t1截止，高電壓被切斷

52、， 低電壓 vl通過二極管 d2為繞組繼續(xù)供電。由于繞組電阻小，回路中又沒串聯(lián) 電阻，所以低電壓只需數(shù)伏就可以為繞組提供較大電流。 低頻工作時，由于繞組通電周期長，容易產(chǎn)生能量過剩。因此，在設(shè)計中， 可通過計算平均電流的方法，來選擇低電壓 vl值。 高頻工作時，由于繞組通電周期短，可能出現(xiàn) uh與 ul脈寬相同。因此， 在設(shè)計中，要保證在最高工作頻率工作時，uh的脈寬不要大于 ul的脈寬。 步進電動機與其他電動機不同，它所標稱的額定電壓和額定電流只是參考 值；又因為步進電動機以脈沖方式供電，電源電壓是其最高電壓，而不是平均 電壓，所以，步進電動機可以超出其額定值范圍工作。這就是為什么步進電動

53、機可以采用高低壓工作的原因。一般高壓選擇范圍是 80150v，低壓選擇范圍 是 520v。選擇時注意不要偏離步進電動機的額定值太遠。 高低壓驅(qū)動法是目前普通應(yīng)用的一種方法。由于這種驅(qū)動在底頻時電流有 較大的上沖，電動機低頻噪聲較大，低頻共振現(xiàn)象存在，使用時要注意。 3. 斬波驅(qū)動 高低壓驅(qū)動時，電流波形在高壓與低壓交接處有一個凹陷（如圖 4-4 所示） ， 這會使輸出轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)下降。另外，雙電壓也會增加設(shè)備的成本。斬波驅(qū)動會很 好地解決這些問題。 圖 4-5(a)是斬波恒流驅(qū)動的原理圖。t1是一個高頻開關(guān)管。t2開關(guān)管的發(fā) 射極接一只小電阻 r，電動機繞組的電流經(jīng)這個電阻到地，所以這個電阻是電

54、流采樣電阻。比較強的一端接給定電壓 uc,另一端接采樣電阻上的壓降，當采樣 電壓為 0 時，比較強輸出高電平。 圖 4-5 斬波恒流驅(qū)動原理圖 當控制脈沖 u1為低電平時，t1和 t2兩個開關(guān)管均截止；當 ui 為高電平時， t1和 t2兩個開關(guān)管均導通，電源向繞組供電。由于繞組電感的作用，r 上的電 24 壓逐漸升高，當超過給定電壓 uc 的值時，比較器輸出低電平，使與門輸出低電 平，t1截止，電源被切斷；當采樣電阻上的電壓小于給定電壓時，比較器輸出 高電平，與門業(yè)輸出高電平，t1又導通，電源又開始向繞組供電。這樣反復循 環(huán)，直到 ui 為低電平。 以上的驅(qū)動過程表現(xiàn)為：t2每導通一次，t1

55、導通多次，繞組的電流波形為 鋸齒形，如圖 4-5（b）所示。 t2導通時，電源是脈沖式供電（見 ua 波形） ，所以提高了電源效率，并且 能有效地抑制共振。由于無需外接影響時間常數(shù)的限流電阻，所以提高了高頻 性能；但是，由于電流波形鋸齒形，將會產(chǎn)生較大的電磁噪聲。 4. 細分驅(qū)動 步進電動機各相繞組的電流是按照工作方式的節(jié)拍流通電的。繞組通電的 過程非常簡單，即通電斷電反復進行。現(xiàn)在設(shè)想將這一過程復雜化，例如， 每次通電時電流的幅值并不是一次升到位，而是分級，逐級上升；同樣，每次 斷電時電流也不是一次降到 0，而是逐級下降。如果這樣做會發(fā)生什么現(xiàn)象？ 眾所周知，電磁力的大小與繞組通電電流的大小

56、有關(guān)。當通電相的電流并 不馬上升到位。而斷電相的電流并不立即降為 0 時，它們所產(chǎn)生的磁場合力， 會使轉(zhuǎn)子有一個新的平衡位置，這個新的平衡位置是在原來的步距角范圍內(nèi)。 也就是說，如果繞組中電流的波形不再是一個近似方波，而是一個分成 n 個階 級的近似階梯波，則電流每升或降一個階級時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一小步。當轉(zhuǎn)子按照 這樣的規(guī)律轉(zhuǎn)過 n 小步時，實際上相當于它轉(zhuǎn)過一個步距角。這種將一個步距 角細分成若干小步的驅(qū)動方法，就稱為細分驅(qū)動。 細分驅(qū)動使實際步距角更小了，可以大大提高對執(zhí)行機構(gòu)的控制精度。同 時，也可以減小或消除振蕩、噪聲和轉(zhuǎn)矩波動。目前，采用細分技術(shù)已經(jīng)可以 將原步距角分成數(shù)百份。 例如，三

57、相步進電動機轉(zhuǎn)子有 40 個齒，采用六拍工作方式，由式 1 可計算 出它的步距角為 1.5。如果將步距角 4 細分，則新的步距角為 0.375。 實現(xiàn)細分的驅(qū)動電路可分為兩類：一類是采用線性模擬功率放大的方法獲 得階梯形電流，這種方法電路簡單，但功率管功耗大，效率低；另一類是用單 片機采用數(shù)字脈寬調(diào)制的方法獲得階梯形電流，這種方法需要復雜的計算來使 細分后的步距角均勻一致。下面介紹一種屬于脈寬調(diào)制法的驅(qū)動電路恒頻 脈寬調(diào)制細分電路，它不需要復雜的計算，是目前比較流行的方法。 恒頻脈寬調(diào)制細分驅(qū)動控制實際上是在斬波恒流驅(qū)動的基礎(chǔ)上的進一步改 進。在斬波驅(qū)動電路中，繞組中電流的大小取決于比較器的給

58、定電壓，在工作 中這個給定電壓是一個定值。現(xiàn)在，用一個階梯電壓來代替這個給定電壓，就 可以得到階梯形電流。 25 恒頻脈寬調(diào)制細分驅(qū)動電路如圖 4-6（a）所示。單片機是控制主體。它通 過定時器 t0輸出 20khz 的方波，送 d 觸發(fā)器，作為恒頻信號。同時，輸出階 梯電壓的數(shù)字信號好 d/a 轉(zhuǎn)換器，作為控制信號，它的階梯電壓的每一個變化， 都使轉(zhuǎn)子走一細分步。 恒頻脈寬調(diào)制細分電路工作原理如下：當 d/a 轉(zhuǎn)換器輸出的 ua 不變時， 恒頻信號 clk 的上升沿使 d 觸發(fā)器輸出 ub 高電平，使開關(guān)管 t1、t2導通，繞 組中的電流上升，采樣電阻 r2上壓降增加。當這個壓降大于 ua

59、時，比較器輸 出低電壓，使 d 觸發(fā)器輸出 ub 低電平，t1、t2截止，繞組的電流下降。這使 得 r2上的壓降小于 ua，比較器輸出高電平，使 d 觸發(fā)器輸出高電平，t1、t2 導通，繞組中的電流重新上升。這樣的過程反復進行，使繞組電流的波頂鋸齒 形。因為 clk 的頻率較高，鋸齒形波紋會很小。 當 ua 上升突變時，采樣電阻上的壓降有較長時間大于 ua，比較器輸出低 電平，clk 的上升沿即使使 d 觸發(fā)器輸出 1 也馬上清 0.電源始終被切斷，使電 流幅值大幅下降，降到新的階級為止。 （a） 電路圖 （b） 波形圖 圖 4-6 恒頻脈寬細分電路及波形 以上過程重復進行。ua 的每一個突變

60、，就會使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個細分步。 當然還有其他驅(qū)動電路，像集成電路驅(qū)動、雙極性驅(qū)動等。但常用的是以 前幾種形式。 26 4.3 步進電動機的驅(qū)動控制線路步進電動機的驅(qū)動控制線路 根據(jù)步進式伺服系統(tǒng)的工作原理，步進電動機驅(qū)動控制線路的功能是，將 具有一定頻率 f、一定數(shù)量和方向的進給脈沖轉(zhuǎn)換成控制步進電動機各相定子繞 組通斷電的電平信號。電平信號的變化頻率、變化次數(shù)和通斷電順序與進給指 令脈沖的頻率、數(shù)量和方向?qū)?yīng)。為了能夠?qū)崿F(xiàn)該功能，一個較完善的步進電 動機的驅(qū)動控制線路應(yīng)包括脈沖混合電路、加減脈沖分配電路、加減速電路、 環(huán)形分配器和功率放大器（見圖 4-11） ，并應(yīng)能接收和處理各種類型的進給指