步进电机是一种将脉冲信号转换成角位移的伺服执行器件。其特点是结构简单、运行可靠、控制方便。尤其是步距值不受电压、温度的变化的影响、误差不会长期积累,这给实际的应用带来了很大的方便。它广泛用于消费类产品(打印机、照相机)、工业控制(数控机床、工业机器人)、***器械等机电产品中。
通常的步进电机控制方法是采用CPU(PC机、单片机等)配合专用的步进电机驱动控制器来实现,这存在成本较高、各个环节搭配不便(不同类的电机必须要相应的驱动控制器与之配对)等问题。
CPLD器件具有速度快、功耗低、保密性好、程序设计灵活、抗干扰能力强、与外围电路接口方便等特点,越来越多的应用于各种工控、测量、仪器仪表等方面。同时单片机非常适合应用于需要复杂的控制算法的场合。因此本设计采用的方法是:用单片机采集现场信号后计算出步进电机运转所需的控制信息后,再传给CPLD,CPLD把接收到的信息转换成步进电机实际的控制信号(运转方向、运转速度)输出给电机的驱动电路。这样的好处是单片机与CPLD各行其是。单片机可以专注于处理输入信号与输出信息之间的转换等复杂的算法.不必占用过多的CPU资源去直接控制电机,也减小了由此引入干扰的可能性;CPLD只需把单片机传送过来的信息转换成电机的控制信号。这样就发挥了单片机和CPLD两者的优点。
1 步进电机原理简介
通常电机的转子为永磁体,当电流流过定子绕组时,定子绕组产生一矢量磁场。该磁场会带动转子旋转一角度,使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。当定子的矢量磁场旋转一个角度。转子也随着该磁场转一个角度。每输入一个电脉冲,电动机转动一个角度前进一步。它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电的顺序,电机就会反转。所以可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动。
我们使用的单极四相步进电机为例。其结构如图1:
四个绕组引出四相(相A1相A2相B1相B2)和两个公共线(接到电源的正机)。把绕组的某一相接到电源的地线。这样该绕组就会受到激励。我们采用四相八拍的控制方式,即1相与2相交替导通,这样可提高分辨率。每一步可转0.9°控制电机正转的励磁顺序如下表:
askawa 0.6kW / 0.8HP USAMED-06MS2TE
Yaskawa SGMG-05A2AB 0.5kW 200V
Yaskawa 3.0kW / 4.0HP USAFED-30FS2OE
Yaskawa G Series 0.9kW 1.1HP USAGED-09AS1SE
Yaskawa USASEM-03YR41
Yaskawa 400W 3000RPM SGMP-04A2HA11
Yaskawa 0.5kW / 0.6HP USAGED-05AS2KE
Yaskawa Sigma II 1.5kW 2.0HP SGMSH-15DCA6C
Yaskawa SGMPH-04AAE-YA1?6
Yaskawa 100W (0.13HP) SGMAH-01AAF21
Yaskawa 0.9kW (1.2HP) SGMG-09ASRCS
Yaskawa 2.0kW / 2.4HP USAFED-20FB1
Yaskawa 1.3kW (1.7HP) SGMG-13A2A
Yaskawa SGMPH-02A1A-YR3?2
Yaskawa 0.9kW (1.2HP) SGMG-09V2DBC
Yaskawa 1.5kW (2.0HP) SGMP-15U314
Yaskawa 0.2kW / 0.2HP USAGED-02A22T
Yaskawa SGM-08A314L
Mitsubishi HA200CB
Yaskawa G Series 0.9kW 1.1HP USAGED-09AS2KE
Yaskawa 0.9kW (1.2HP) SGMG-09V2DB
Yaskawa 850W; 1500RPM SGMGH-09DCA6C
Yaskawa SGMP-15A3A4EPU
Yaskawa 0.9kW (1.2HP) SGMG-09A2RCS
A-B NIPPONDENSO .45kW 8500-A1D-L1B
A-B NIPPONDENSO 0.85kW 8500-A2D-L1A
Yaskawa 800W USASEM-08YR61 AC Servo
Fanuc A06B-0369-B355-?0002 A06B-0369-B355#?0002
Yaskawa Sigma II 4.4kW 1500RPM SGMGH-44DCA61
Yaskawa 200W 0.25HP SGMP-02A312P
Yaskawa USAFED-13-HL11
Yaskawa Sigma II 2.9kW 1500RPM SGMGH-30DCA61
Yaskawa 2.0kW 2.7HP 90 VDC Brake SGMG-20A2ABB
Fanuc A06B-0367-B355-?0002 A06B-0367-B355#?0002
Yaskawa USAGED-09-ML21
Yaskawa 1.3kW 1.7HP 90 VDC Brake SGMG-13A2ABB
Yaskawa 7.5kW 10HP SGMG-75V2AB
Yaskawa SGMPH Sigma II 400W (0.5HP) SGMPH-04A1E4CD FREE SHIPPING
Yaskawa 500W; 1500RPM SGMGH-05DCA6E
Yaskawa 2.0kW / 2.4HP USAFED-20FB2T
Yaskawa USAFED-09-YR11
Yaskawa USAFED-13-YB21
Yaskawa USAFED-20-HB12
Yaskawa USAFED-20-HB12
Yaskawa 100W (0.13HP) SGMPH-01AAE4CD
Yaskawa 4.4kW (6.0HP) SGMG-44A2AB
Yaskawa 0.6kW; 1000RPM SGMGH-06A2B2B
Yaskawa USAFED-09FB1S-H
Yaskawa 1.3kW (1.7HP) SGMG-13ASAAS
A-B NIPPONDENSO 8500-A2D-L1B
Yaskawa USADED-40-YR12
Yaskawa 0.9kW (1.2HP) SGMG-09A2ABC
Yaskawa USAPEM-07YR13
Yaskawa USASEM-10HS12
Yaskawa 2.0kW (2.7HP) SGMG-20A2AAB
Yaskawa 771W USASEM-08YR12 AC Servo
Yaskawa 1.3kW (1.7HP) SGMG-13ASACB
Yaskawa USADED-13YRS11
Yaskawa USAFED-20-YR41