一種三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路
錢(qián)振宇（上海電器科學(xué)研究所）
隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為一種伺服電動(dòng)機(jī)得到了日益廣泛的應(yīng)用。在一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中將一些數(shù)字信息轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的線位移或角位移是必不可少的，而步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作特點(diǎn)正好能夠滿足這種要求，因此它常常在控制系統(tǒng)中用作執(zhí)行元件和功率驅(qū)動(dòng)元件。
步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)十分顯著，但也有一些不足的地方，例如步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是通過(guò)對(duì)序列脈沖的控制來(lái)工作的，每走一步都要產(chǎn)生一定的振動(dòng)和噪音，特別是工作在低頻段時(shí)，這種振動(dòng)會(huì)影響加工工件的表面光潔度。為了使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)也能象連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的伺服電動(dòng)機(jī)一樣平滑地運(yùn)轉(zhuǎn)，就要減小步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角，但是小步距角的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，機(jī)械加工困難。為此，從驅(qū)動(dòng)線路著手，發(fā)展了一種稱為細(xì)分的驅(qū)動(dòng)方法。本文介紹一種采用集成化的hf-2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)環(huán)形分配器專用電路構(gòu)成三相十八拍細(xì)分驅(qū)動(dòng)的線路（如有必要，利用文中線路的原理可構(gòu)成細(xì)分量更大的線路）。
1hf-2三相六拍制環(huán)形分配器專用集成電路規(guī)模集成電路
hf-2環(huán)形分配器是一種采用ttl的集成電路，主要優(yōu)點(diǎn)是hf-2是一個(gè)中規(guī)模集成電路，全部分配器線路集成在一個(gè)管芯之中，有利于提高系統(tǒng)的可靠性；使用的電源電壓為5v，可直接與現(xiàn)時(shí)的小型或微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相配合；電路輸出級(jí)的驅(qū)動(dòng)能力較強(qiáng)，在與后級(jí)功率放大器配合時(shí)，可簡(jiǎn)化功放電路的設(shè)計(jì)；分配器的邏輯設(shè)計(jì)充分考慮了用戶的各種要求，具有接線多樣，使用靈活的特點(diǎn)。
hf-2環(huán)形分配器的邏輯圖以及波形圖分別如圖l和圖2所示。
hf-2環(huán)形分配器是-種采用ttl的位／復(fù)位控制端，是一個(gè)低電平的作用信 號(hào)，可使線路中的觸發(fā)器oa置“l(fā)”，而使q b和qc置“d”，在線路正常工作時(shí)，此端應(yīng)保持高電平。正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)控制端。當(dāng)輸入信號(hào)為高電平時(shí)，分配器正轉(zhuǎn)；為低電平時(shí)，分配器反轉(zhuǎn)。嵌甩時(shí)，磁與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制接口中的方向位相連。
cloc尺為時(shí)鐘脈沖輸入端。線路在輸入脈沖的上升沿作用下可完成一步、正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的操作。
脈沖的允許輸入端。從圖l中可知，只要這兩個(gè)信號(hào)中有一個(gè)是低電平，就可使時(shí)鐘脈沖作用到線路中三個(gè)觸發(fā)器的cp端。則可讓兩個(gè)en able端子自相連接后，再與busy相連，或者讓其中的一個(gè)前able輸入端子接在+ sv線上）。
inhibit為禁止輸幽的控制端子。一旦此信號(hào)變?yōu)楦唠娖綍r(shí)可使分配器的三個(gè)輸出管子全部處于截止?fàn)顟B(tài)。此時(shí)只要后級(jí)電路的連接得當(dāng)，可使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)三相繞組全部處在無(wú)電流通過(guò)的狀態(tài)。這個(gè)端子可使用戶在調(diào)機(jī)中，或作為系統(tǒng)的限位保護(hù)等帶來(lái)方便；此外，這個(gè)端子還可解決系統(tǒng)中那些暫時(shí)不用的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的能耗問(wèn)題。線路正常工作時(shí)，此輸入端應(yīng)保持低電平。
環(huán)形分配器的三組輸出。這些輸出端子并不是從線路觸發(fā)器直接引出的，而是經(jīng)過(guò)了一級(jí)受到inhibit詹號(hào)控制的與門(mén)和一食集電極和發(fā)射極均開(kāi)路的三極管才給以輸出。這種處理方法提高了分配器的抗干擾能力，所以有利于提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。
由于qa～qc這三組輸蹴管采用集電圾和發(fā)射極均開(kāi)路的形式，加上驅(qū)動(dòng)能力又比較大(按設(shè)計(jì)能力可達(dá)到30ma)，這就為hf-2環(huán)形分配器以不同的接線方式與后級(jí)功率放大器的連接創(chuàng)造了條件。圖3畫(huà)出了幾種用hf-2環(huán)形分配器與后級(jí)電路的連接實(shí)例。其中圖3a用于相電流較小的電動(dòng)機(jī)；圖3b和圖3c則適用j二相電流較大的電動(dòng)機(jī)；圖3d的雙地接線方式可提高系統(tǒng)的抗干擾能力，圖中控制電路與功率驅(qū)動(dòng)電路分屬兩食地線系統(tǒng)，中間通過(guò)光電耦舍器件進(jìn)行線圈連接。
2三相十八拍細(xì)分電路
所謂細(xì)分電路，就是在控制電路上采取一定的措施把步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的每一步再分得細(xì)一點(diǎn)。以三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為例，如選用的電動(dòng)機(jī)的步距角為3度／1.5度（三相三拍工作時(shí)的步距角為3度，三相六拍工作時(shí)的步距角為1.5度），則采用三相十八拍的細(xì)分驅(qū)動(dòng)后，可使每一拍的驅(qū)動(dòng)步距減為0.5度。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在細(xì)分狀態(tài)下由于步距角變小，使轉(zhuǎn)子到達(dá)新的穩(wěn)定點(diǎn)上時(shí)所具有的功能也變小，從而振動(dòng)顯著減小。細(xì)分電路不但可以實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)給，而且可以 |
