DSP和PBL3717A構成的步進電機的控制系統(tǒng)

1、DSP和PBL3717A構成的步進電機的控制系統(tǒng)摘要介紹由美國公司的數(shù)字信號處理器 3202407和公司的步進電機驅 動芯片3717構成的兩相混合式步進電機的控制系統(tǒng)。矢鍵詞3717步進電機控制系統(tǒng)引言步進電機是數(shù)字控制系統(tǒng)中的一種重要 執(zhí)行元件，廣泛應用于各種控制系統(tǒng)中。它是一種將電脈沖信號轉換為位移或轉速的控制電機，輸入一個脈沖信號， 電機就轉動一個角度或前進一步。其機械角位移和轉速分別與輸入電機繞組的脈沖個數(shù)和脈沖頻率成比例，可以通過改變脈沖頻率在大范圍內調速，易于與計算機或其它數(shù)字元件接 口，適用于數(shù)字控制系統(tǒng)。隨著超大規(guī)模集成電路技術的迅速發(fā)展，數(shù)字信號處理器的性能價格比得到很大提高

2、，使得在電機控制領域的應用愈來愈廣泛。本文介紹由美國公司的數(shù)字信號處理器 3202407和公司的步進電機驅 動芯片3717構成的兩相混合式步進電機的控制系統(tǒng)。1性能簡介美國公司的3202407是專為馬達控制而設計的一款。它采用高性能靜態(tài)技術，使得供電電壓降為33,減少了控制器的功耗；40的執(zhí)行速度使指令周期縮短到2540，從而提高了控制器的實時控制能兩個事件管理器模塊和，每個包括 2個16位通用定時器；總線接口 模塊；16位的串行外設接口模塊；基于鎖相環(huán)的時鐘發(fā)生器；內置正交編碼脈 沖電路；3個捕獲單元；16通道轉換器；8個16位的脈寬調制通道。它們能夠實現(xiàn)三相反相器控制；的對稱和非對稱波形；

3、當外部引腳出現(xiàn)低電 平時，快速尖閉通道；可編程的死區(qū)控制以防止上下橋臂同時輸出觸發(fā)脈沖；事 件管理器模塊適用于控制交流感應電機、無刷直流電機、開矢磁阻電阻、步進電 阻、多級電機和逆變器。范文先生網收集整理23717原理與步距控制方法213717的原理簡介3717 是公司設計生產的步進電動機單相繞組的驅動電路，內部采用的是橋脈寬調制電 路。利用外部邏輯電路構成的邏輯分配器或微處理器分配信號，由若干片這種電 路和少量無源元件可組成一個完整的多相步進電動機驅動程序，可實現(xiàn)整步基本 步距、半步或微步距控制?？刂品绞绞请p極性、固定矢斷時間的斬波電流控制。下面簡要介紹一下3717的各引腳功能。如圖1所示，

4、它采用16腳雙列直插塑料封裝。1腳和15腳為輸出端，分別接一相繞組線圈的兩端；2腳外接定時元件；3、14腳是繞組線圈供電電源，可在1046的范圍內選擇；4、5、12、13 腳接地端，可接至熱片；6腳是供電電源接+5 ； 7、9腳1，0用于選擇繞組 線圈電流；8腳為相位輸入端，用于控制轉動方向；16腳外部繞組電流采樣電 阻，采樣信號通過氐通濾波器送至10腳，與內部電壓比較器的基準電壓進行比 較；門腳外接參考電壓，改變可實現(xiàn)微步距控制，例如用1片單片機和2片08088轉換電路即可實現(xiàn)256細分控制在整步、半步、14步工作方式下，接固定的+5，本文僅討論這種情況223717的步距控制方法本文所設計的

5、是兩修配混合式步進電機的控制系統(tǒng)，具體驅動電路如圖2所示。其中，、1、0圖中簡寫為、1、0為輸入端，、圖中以、表示為輸出 端。因為本文不考慮細分的情況，所以可以把圖中的11引腳直接接+5電源。 的作用是控制步進電動機定子繞組中電流的方向。當=0時，電流從流向； 當T時，電流從流向。3717對步距的控制是通過選擇1、0的不同組合，從而控制繞組電流，達 到步距控制的目的。電流的具體數(shù)值由、決定。計算公式如下=*0083,100級別；=*0050(,60 級別；=*0016,20 級別。3717能實現(xiàn)三種運行方式。在以下討論中，以、表示二相繞組正向電流工 作，以、表示二相繞組反向電流工作。1基本步距

6、整步工作方式可用二相激勵四拍方式，即 一實現(xiàn)，也可用單相激勵四拍方式，即一實現(xiàn)。2半步距工作方式半步距方式采用二相，單相交替激勵的二相八拍方式，即imm,這種工作方式是兩相激勵和單相激勵交替出現(xiàn)，每一找不到的轉距不相等在二相激勵時的轉距是單相的14倍，這是因為二相激勵時的轉距是單相激 勵時轉距的矢量合成。如果兩相激勵時，采用10=01方式，使電流降到60，由于磁路原先有飽和效應，此時每相轉距可能增大到70左右，兩相合成的轉距接近于1這樣電機 就可以近似實現(xiàn)恒轉距運行。圖3示出了在第一象限的轉矩矢量圖。314步距工作方式為了實現(xiàn)14步距工作方式，要在整步與半步間插入一個 14步的狀態(tài)如圖3。例如

7、上方的14步狀態(tài)，相繞組取100電流，相繞組取20電流。在第一象 限由半步狀態(tài)到半步狀態(tài)要經過4步，即T02n02宀。知道第一象限的矢量圖不難推出其它三個象限的矢量圖，一個循環(huán)需6步完成，即T 02n 02n 02n 02n 02a 02a 02T其中202、02分別表示相、相繞 組取20電流。3硬件部分因為采用33供電，而3717的工作電壓是+5，所以要考慮33 和5的電平轉換問題。如圖4所示，為5，5和33電平的轉換標準。其中，表示輸出高電平的 最低電平，表示輸入高電平的最低電平，表 示輸入低電平的最高電壓，輸出低電 平的最高電壓。從圖中可以看出5和33的電平轉換標準不同，因此，33器件引

8、腳不能直 接與5器件引腳相連接。在這種情況下，可以采用雙電壓一邊是33供電，另一邊是5供電供電的 驅動器'如公司的74164245，744245等。而5和33的電平轉換標準相同，所以它們可以直接相連。因為3717是兼容電路，所以可以直接將的口和3717的相應引腳相連。在這里，我們選的端口中的0，1，2，3，4，4分別與3717的0， 1，0，,相連接見圖5。4軟件部分本文以步進電機工作在14步為例設計控制軟件?？刂栖浖捎?語言編寫。從第一拍到第十六拍的控制字分別為00000、00004、0000、00014、00010、00011、00013、00031、00030、00034、0003、00024、00020、 00021、00023、00001。將以上數(shù)值存放到數(shù)組中，可通過循環(huán)程序調用數(shù)組中的相應值賦 給端 口的數(shù)據和方向控制寄存器，從而通過的端口來驅動控制3717的相應引腳來實 現(xiàn)步進電機旋轉運行。通過修改雋時子程序的的值可改變電機的運轉速度。下面給出了兩相步進電機14步方式下正轉的控制程序清單。*0=1,1 =0,2=1,3=1 0,4=,5=*#m2407J=00000,00004,0000,00014,00010,00011,00013,00031,00030,00034,0003,00024,00020,00021,000