程控步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動
裝置的研制
宋小茜(上海．電機(jī)技術(shù)研究所)
步進(jìn)電動機(jī)是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移的數(shù)字執(zhí)行元件，具有精度高、慣性小、可靠性強(qiáng)的特點(diǎn)，與其它類型的電動機(jī)比較，更適宜采用微處理器控制。因此在數(shù)字控制領(lǐng)域．如數(shù)控機(jī)床、機(jī)械手、繪圖儀、雷達(dá)、火炮發(fā)射臺等對轉(zhuǎn)速變化、方向變化及定位有要求的場合獲得廣泛應(yīng)用。
本文根據(jù)我所研制成功的生產(chǎn)盤式電機(jī)專用設(shè)備——盤卷式電機(jī)定、轉(zhuǎn)子沖床中
所應(yīng)用的步進(jìn)補(bǔ)償裝置的研制，對采用zp一80單板機(jī)實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電動機(jī)的控制作一介紹。
l 盤卷式電機(jī)定轉(zhuǎn)子沖床的步進(jìn)補(bǔ)償
盤卷式電機(jī)定、轉(zhuǎn)子沖床運(yùn)行過程基本原理如圖1所示。圖中1為規(guī)格化的硅鋼帶料,2為沖制槽型的沖頭，3為盤卷著的定子或轉(zhuǎn)子．d為沖制帶料的起點(diǎn)，運(yùn)行方向如圖中箭頭所示。
沖制過程：當(dāng)沖頭每沖落一下．帶料運(yùn)行走過l距離相應(yīng)的轉(zhuǎn)軸3轉(zhuǎn)過妒角度．其對應(yīng)弧長z應(yīng)滿足關(guān)系式
由于每沖制一周(360。)所形成的并不是一個標(biāo)準(zhǔn)的圓．而是以螺旋方式纏繞的近似圓．因此沖槽在一圓周內(nèi)的分布不是周等分,而需要對每沖一下進(jìn)行適度補(bǔ)償；另外，隨著纏繞圈數(shù)增加．相應(yīng)的半徑凡也增加．每沖制一步所走過的弧長即帶料送進(jìn)的長度亦相應(yīng)改變。為了使其符合一定的函數(shù)規(guī)律．需作相應(yīng)的補(bǔ)償。這可通過編制軟件．命令步進(jìn)電機(jī)按軟件指令來修正步長，或改變步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行方向．從而帶動補(bǔ)償執(zhí)行機(jī)構(gòu)．完成補(bǔ)償過程。
2硬件和軟件
本系統(tǒng)采用tp一801型單板機(jī)附加硬件，控制五相步進(jìn)電動機(jī)。單板機(jī)具有可編程功能．在硬件上可省去環(huán)形分配電路．使結(jié)構(gòu)更為簡便，系統(tǒng)如圖2所示。利用單板機(jī)上可編程并行接口p10，經(jīng)光電偶合電路．給功率驅(qū)動器發(fā)出一定規(guī)律的環(huán)形分配脈沖．控制步進(jìn)電動機(jī)接序步進(jìn)。
pio的a口有八位輸入、輸出口．其中pa0～pa4設(shè)定為輸出控制．分別控制五相步進(jìn)電動機(jī)的每一相．pa5、pa6、pa7設(shè)置為輸入方式．分別定義為起動信號．停止信號、正／反轉(zhuǎn)信號．由行程開關(guān)接通發(fā)生高電平有效。當(dāng)單板機(jī)接受到pa5高電平信號向即響應(yīng)中斷,轉(zhuǎn)向執(zhí)行中斷服務(wù)予程序即起動程序。
單板機(jī)光電偶合功率驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)在開始執(zhí)行起動程序時單板機(jī)首先要判斷步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)向．即采樣pa7口．然后將計算好的步距數(shù)送粥寄存器，該步距數(shù)決定要補(bǔ)償量的大小。
步進(jìn)電動機(jī)的脈沖分配采用五相十拍方式,各相繞組導(dǎo)電次序為：a—ab—b一bc一c—cd—d一de—e一ea．其真值表如附表所示。軟件按真值表排列成表格．設(shè)定變址寄存器1y作為表格指針．周而復(fù)始地移動指針，再利用out指令輸出當(dāng)前指針內(nèi)容．直至步距數(shù)減至零．步進(jìn)電動機(jī)即轉(zhuǎn)動了相應(yīng)的步距．軟件流程圖如圖3所示。
步進(jìn)電動機(jī)的運(yùn)行速度是通過軟件實(shí)現(xiàn)的．修改延時子程序的延遲時間常數(shù)．就可改變電機(jī)的運(yùn)行速度。正反轉(zhuǎn)狀態(tài)既可通過軟件設(shè)定．也可由外部行程無關(guān)按通與否來控制。軟件中未安排加、減速運(yùn)行程序．是因為每沖制一槽的補(bǔ)償量即所要轉(zhuǎn)過llj0角度不大的緣故,在有必要令快速回車．或其它應(yīng)用場合,則可在軟件中增加加速、減速運(yùn)行程序,而不要作任何硬件上的改動。
3 功放驅(qū)動電路的改進(jìn)
******的功放驅(qū)動電路如圖4所示.
步進(jìn)電動機(jī)為90bf002．其每相靜態(tài)電流為7a,電壓為80v．線固電阻為0．218q,
線圈電感為4mh。
當(dāng)晶體管t觸發(fā)導(dǎo)通時，(見圖1)．為滿足靜態(tài)電流7a,電阻r應(yīng)為
對功放驅(qū)動電路來說．步進(jìn)電動機(jī)是一感性負(fù)載,其繞組中電流不能突變．而是按如 |
