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文档之家› 机电一体化第3章 伺服系统(2步进电动机及其驱动控制2)
机电一体化第3章 伺服系统(2步进电动机及其驱动控制2)
特点:电路结构简单,但串联R2消耗能量降低放大 功率;电感较大使电路对脉冲反应较慢,输出波形 差。主要用于转速要求不高的小型步进电机控制。
4 伺服系统—步进电动机及其驱动控制
2 高低压功率放大器
采用脉冲变压器TI组成的高低压控制电路原理图
有脉冲输入时
•T1、T2、T3、T4饱和导通 脉冲变压器TI 二 次 侧 感 生 一 个 电 压 ——T3 导 通 ——80v 的高压——T3——W,使电流迅速上升
这两种脉冲分配器的工作方式基本相同,当各个引脚 连接好之后,主要通过一个脉冲输入端,控制步进的 速度;一个输入端控制电动机的转向;并有与步进电 动机相数相同数目的输出端分别控制电动机的各相。
4 伺服系统—步进电动机及其驱动控制
方向
J3r、J3L两端子是三相双三拍的控制端,J6r、J6L是三相六拍的控制端。三相双 三拍工作时:若J3r=“1”,而J3L=“0”,则电机正转;若J3r=“0”,J3L= “1”, 则电机反转;三相六拍供电时:若J6r=“1”,J6L=“0”,则电机正转; 若J6r=“0”,J6L=“1”,电机反转。R2是双三拍的复位端,R1 是六拍的复位 端,使用时,首先将其对应复位端接入高电平,使其进入工作状态,然后换接 到工作位置。CL端是时钟脉冲输入端,EN是时钟脉冲允许端,用以控 制时钟 脉冲的允许与否。当脉冲CP由CL端输入,只有EN端为高电平时,时钟脉冲的 上升沿才起作用。CH250也允许以EN端作脉冲CP的输入端,此时, 只有CL为 低电平时,时钟脉冲的下降沿才起作用。A、B、C为环形分配器的三个输出端, 经过脉冲放大器(功率放大器)后分别接到步进电动机的三相线 上。
•当T2进入稳定状态后,TI二次侧的感应 电 压 为 零 ——T3 截 止 ——l2v 低 压 —— D1——W
•输入脉冲结束后, T1、T2、T3、T4又都 截止,储存在W中的能量——18欧电阻和 D2放电(18欧电阻的作用是减小放电回路 的时间常数,改善电流波形的后沿。)
•该电路由于采用高压驱动,电流增长加 快,脉冲电流的前沿变陡,电机的转矩和 运行频率部得到了提高。
驱动电路:一种脉冲放大电路,使脉冲具有一定的功率驱动能力。 要求: ① 提高步进电动机的快速性; ② 提高步进电动机的平稳性。
4 伺服系统—步进电动机及其驱动控制
1 单电压限流型驱动电路(单电压功率放大电路)
绕组W
二极管VD,续流泄放,保护功放管
w
w
w
限流电阻R, 避免电机烧 坏,一般520Ω
功率放大器3DK4,3DD15
2、脉冲分配控制——硬件(环形分配器)
电源
A相驱动
CNC
CLK
装置 DIR
环形
B相驱动
M
FULL/HALF 分配器 C相驱动
三相硬件环形分配器的驱动控制
C1,C2,C3为双 稳态触发器
4 伺服系统—步进电动机及其驱动控制
3、 专用环形分配器器件
目前市场提供的国产TTL脉冲分配器有三相 (YBO13)、四相(YBO14)、五相(YBO15)和 六相(YBO16),均为18个管脚的直插式封装。 CMOS集成脉冲分配器也有不同型号,例如CH250型 用来驱动三相步进电动机,封装形式为16脚直插式。
4 伺服系统—步进电动机及其驱动控制
4528触
发
低 电
步序 正转 反转
导电相
A AB B BC C CA
工作状态 CB A 001 011 010 110 100 101
数值(16进制) 程序的数据表
TAB
01H
TAB0 DB01H
03H
DB03H
02H
DB02H
06H
DB06H
04HDB04H来自05HTAB5 DB05H
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• 专用环形分配器 使用方便、接口简单.如:CH250三相绕组分频器 ;L297
和PMM8714两相绕组分频器;PMM8713五相绕组电机分频器等。
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1、软件脉冲分配的控制 计算机控制的步进电机驱动系统中,使用软件实现脉冲分配。常
用查表法。对于三相六拍环形分配器,每当接收到一个进给脉冲指令, 环形分配器软件根据下表所示真值表,按顺序及方向控制输出接口将A、 B、C的值输出即可。把表中的数值按顺序存入内存的EPROM中,并分别 设定表头的地址为TAB0。计算机的P1口按从表头开始逐步加1的顺序变 化,电动机正相旋转,如果按从TAB5,逐步减1的顺序变化,电动机则 反转。
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四、步进电动驱动与控制
步进式伺服驱动系统工作原理
系统由 “步进电机驱动线路” + “步进电机” 组成,对工作台位 移、速度和运动方向进行控制
指进 令给
步进电机驱动线路
步进电机
机 床
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步进电动机的驱动
步进电机的驱动电路:主要由脉冲分配器和功率放大器两 部份组成。 变频控制信号:主要有脉冲频率信号和方向控制信号。
变频信号
方向信号
脉冲 分配器
功率 放大器
步进电机驱动电路的组成
脉冲分配器的作用是产生多路顺序脉冲信号,从而使电机绕组的通 电顺序按一定规律变化。
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(一)环形脉冲分配方法
• 利用计算机软件,差表或计算进行脉冲的环形分配 成本低、利于多相的脉冲分配 、占用计算机机时
• 小规模集成电路环形分配器 搭接灵活、不占用计算机机时
4 伺服系统—步进电动机及其驱动控制
4 伺服系统—步进电动机及其驱动控制
(二)功率放大器(驱动电路)
步进电机使用脉冲电源工作,环型脉冲分配器输出的电流很小, 必需经过功率放大。其驱动电路方式有多种,过去常采用单电压、高 低压驱动电源(电压型),现在则多采用恒流斩波和调频调压(电 流型)等形式的驱动电源。
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N1不触发 低电平
高 电 平
T1导通
低电平
V1 截 止
绕组中 也无电 流通过
V2 截 止
当输入端为低电平时,低压部分的VM0S管V2(IRF250)栅极为低电平,V2 截止。同时单稳态电路N1不触发,Q端6脚输出高电平,开关管T1(3DAl50)饱 和导通,高压管Vl(IRF250)栅极为低电平,V1截止,绕组中也无电流通过。