6ES7312-5AC02-0AB0一般的細(xì)分方法只改變某一相的電流,另一相電流保持不變。如圖5所示,在O°~45°,Ia保持不變,Ib由O逐級變大;在45°~90°,Ib保持不變,Ia由額定值逐級變?yōu)?。該方法的優(yōu)點(diǎn)是控制較為簡單,在硬件上容易實(shí)現(xiàn);但由圖6所示的電流矢量合成圖可知,所合成的矢量幅值是不斷變化的,輸出力矩也跟著不斷變化,從而引起滯后角的不斷變化。當(dāng)細(xì)分?jǐn)?shù)很大、微步距角非常小時(shí),滯后角變化的差值已大于所要求細(xì)分的微步距角,使得細(xì)分實(shí)際上失去了意義。
這就是目前常用的細(xì)分方法的缺陷,那么有沒有一種方法讓矢量角度變化時(shí)同時(shí)保持幅值不變呢?由上面分析可知,只改變單一相電流是不可能的,那么同時(shí)改變兩相電流呢?即Ia、Ib以某一數(shù)學(xué)關(guān)系同時(shí)變化,6ES7312-5AC02-0AB0保證變化過程中合成矢量幅值始終不變?;诖?,本文建立一種“額定電流可調(diào)的等角度恒力矩細(xì)分”驅(qū)動(dòng)方法,以消除力距不斷變化引起滯后角的問題。如圖7所示,隨著A、B兩相相電流Ia、Ib的合成矢量角度不斷變化,其幅值始終為圓的半徑。
下面介紹合成矢量幅值保持不變的數(shù)學(xué)模型:當(dāng)Ia=Im·cosx,Ib=Im·sinx時(shí)(式中Im為電流額定值,Ia、Ib為實(shí)際的相電流,x由細(xì)分?jǐn)?shù)決定),其合成矢量始終為圓的半徑,即恒力距。
等角度是指合成的力臂每次旋轉(zhuǎn)的角度一樣。額定電流可調(diào)是指可滿足各種系列電機(jī)的要求。例如,86系列電機(jī)的額定電流為6~8 A,而57系列電機(jī)一般不超過6 A,驅(qū)動(dòng)器有各種檔位電流可供選擇。細(xì)分為對額定電流的細(xì)分。
為實(shí)現(xiàn)“額定電流可調(diào)的等角度恒力距”,理論上只要各相相電流能夠滿足以上的數(shù)學(xué)模型即可。這就要求電流控制精度非常高,不然Ia、Ib所合成的矢量角將出現(xiàn)偏差,即各步步距角不等,細(xì)分也失去了意義。下面給出了基于該驅(qū)動(dòng)方法的驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)方案。
3 二相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的總體設(shè)計(jì)方案
3.1 6ES7312-5AC02-0AB0系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖
如圖8所示,控制板信號經(jīng)過光耦隔離與單片機(jī)中斷口相連。
6ES7312-5AC02-0AB0單片機(jī)根據(jù)收到的脈沖信號進(jìn)行脈沖信號分配,確定各相通電順序,并與CPLD里面的D觸發(fā)器相連;同時(shí)根據(jù)用戶設(shè)定的電流值和細(xì)分?jǐn)?shù)通過SPI口與D/A轉(zhuǎn)換器AD5623通信,得到設(shè)定的電流值(實(shí)際上是電流對應(yīng)的電壓值)。
6ES7312-5AC02-0AB0輸出的值為期望的電流對應(yīng)的電壓值,它必須與從功率模塊檢測得到的電流對應(yīng)的電壓值進(jìn)行比較,并把比較結(jié)果與CPLD里面的D觸發(fā)器CLR引腳相連。
CPLD與電流、細(xì)分設(shè)定的撥碼開關(guān)相連,把得到的值通過SPI口傳給單片機(jī);以D觸發(fā)器為核心的控制邏輯,根據(jù)單片機(jī)的各相通電順序和比較器MAX907的比較結(jié)果確定各功率管的開關(guān)。
功率6ES7312-5AC02-0AB0驅(qū)動(dòng)模塊直接與電機(jī)相連,驅(qū)動(dòng)電機(jī)。采用8個(gè)MOS管IRF740構(gòu)成2個(gè)H橋雙極型驅(qū)動(dòng)電路。IRF740zui高可承受400 V電壓和10 A電流,開關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)間不會超過51 ns,管子導(dǎo)通電壓Vgs的取值范圍為4~20 V。
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