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《新的步進(jìn)電機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)器簡(jiǎn)化步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、作者:TomHopkins???工程總監(jiān)意法半導(dǎo)體（紹姆堡）能力中心美國(guó)伊利諾斯紹姆堡摘要現(xiàn)代步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通常使用集成電路功率芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，有時(shí)可能還會(huì)集成一些簡(jiǎn)單的控制功能，像電流控制。有些較先進(jìn)的控制芯片還集成一個(gè)狀態(tài)機(jī)，對(duì)步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)順序進(jìn)行相應(yīng)的控制。一般而言，步進(jìn)時(shí)序和運(yùn)動(dòng)曲線是由一個(gè)外部微控制器或?qū)Ｓ玫腁SIC邏輯電路控制的。如果需要控制多臺(tái)電機(jī)，解決辦法無(wú)非是給每臺(tái)電機(jī)安裝專用邏輯電路或者在微控制器上安裝每臺(tái)電機(jī)的控制軟件。通過(guò)在一顆芯片上集成一個(gè)數(shù)字控制內(nèi)核和驅(qū)動(dòng)電路，意法半導(dǎo)體的新產(chǎn)品L6470可簡(jiǎn)化多電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。這款新I
2、C采用電壓控制模式，能夠以1/128微步進(jìn)管理用戶設(shè)置的運(yùn)動(dòng)曲線，而且這些操作對(duì)主微控制器的負(fù)荷影響微乎其微。在采用該控制器的系統(tǒng)中，因?yàn)槲⒖刂破髦恍柘蚩刂破靼l(fā)出高級(jí)運(yùn)動(dòng)命令，所以只用一個(gè)微控制器即可輕松管理多臺(tái)電機(jī)。?前言意法半導(dǎo)體新推出的步進(jìn)電機(jī)控制芯片L6470在一顆芯片上集成了功率級(jí)和一個(gè)數(shù)字控制內(nèi)核。這款步進(jìn)電機(jī)控制芯片能夠通過(guò)SPI接口接收微控制器的運(yùn)動(dòng)曲線命令，按照預(yù)制的加速度和速度曲線自動(dòng)執(zhí)行運(yùn)動(dòng)，還能自動(dòng)加快電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，并使之保持預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)速。?該控制器的結(jié)構(gòu)如圖1所示。控制邏輯電路是一個(gè)可以設(shè)置的狀態(tài)機(jī)，能夠接收并保存各種參數(shù)，例如：加
3、速度、減速度、啟動(dòng)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速、相電流控制(PWM)和步進(jìn)模式。從全步進(jìn)到1/128微步進(jìn)，該控制器共支持8種步進(jìn)模式。內(nèi)部絕對(duì)位置計(jì)數(shù)器負(fù)責(zé)計(jì)算所選步進(jìn)模式的步進(jìn)或微步進(jìn)的數(shù)量，以相當(dāng)于該步進(jìn)模式的分辨率跟蹤電機(jī)轉(zhuǎn)子位置。每步旋轉(zhuǎn)1.8度，1/128微步電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一整圈后，位置計(jì)數(shù)器將自動(dòng)增加25600（128×200步）。所有的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和命令都是通過(guò)SPI接口送到控制器?？刂七壿嬰娐坟?fù)責(zé)解釋前進(jìn)步數(shù)等運(yùn)動(dòng)命令，控制電機(jī)從靜止開始做加速運(yùn)轉(zhuǎn)再返回到停止?fàn)顟B(tài)所需的步進(jìn)時(shí)間和步數(shù)輸出，同時(shí)執(zhí)行命令中的步進(jìn)總數(shù)。該芯片還能給這些運(yùn)動(dòng)命令排隊(duì)和發(fā)送，進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)
4、控制，從而能夠大幅減少微控制器的開銷。圖1:結(jié)構(gòu)框圖?運(yùn)動(dòng)和位置命令數(shù)字內(nèi)核可執(zhí)行五種運(yùn)動(dòng)命令和4種停止命令:Run(Direction,Speed)?????????????加速運(yùn)轉(zhuǎn)直到接到停止命令為止Move(Direction,N_Steps)??????????沿命令方向運(yùn)動(dòng)N步GoTo(Position)????????????????????沿最直接路徑運(yùn)動(dòng)到絕對(duì)位置GoTo(Direction,Position)?????????沿指令方向運(yùn)動(dòng)到絕對(duì)位置GoUntil(Act,Direction,Speed)????加速運(yùn)轉(zhuǎn)直到有外部事件發(fā)生為
5、止SoftStop???????????????????????????減速直到停止HardStop??????????????????????????緊急制動(dòng)（無(wú)減速過(guò)程）SoftHiZ????????????????????????????減速到停止，然后關(guān)閉電橋HardHiZ???????????????????????????緊急制動(dòng)，并關(guān)閉電橋在開始任何運(yùn)動(dòng)之前，通過(guò)SIP接口使用SetParam命令設(shè)置運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)：最低轉(zhuǎn)速、最高轉(zhuǎn)速、加速度、減速度以及其它運(yùn)動(dòng)參數(shù)值。為確保運(yùn)動(dòng)的完整性，在電機(jī)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)曲線的很多參數(shù)值是鎖定的，只能在電機(jī)被制
6、動(dòng)后才能更改這些參數(shù)。?圖2所示是Move命令的一個(gè)典型運(yùn)動(dòng)曲線。當(dāng)接收到一條Move命令時(shí)，控制器將計(jì)算電機(jī)從靜止開始做加速運(yùn)轉(zhuǎn)再返回到起始位置所需的步數(shù)N的運(yùn)動(dòng)曲線，整個(gè)過(guò)程都是由數(shù)字內(nèi)核硬件獨(dú)立完成的。??GoTo命令指示驅(qū)動(dòng)器根據(jù)內(nèi)部22位絕對(duì)位置計(jì)數(shù)器的數(shù)值驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)到一個(gè)特定位置。GoTo命令分為兩種：一種沿特定方向旋轉(zhuǎn)；另一種是沿最直接路徑旋轉(zhuǎn)，即確定以最少步數(shù)達(dá)到所需位置的運(yùn)動(dòng)方向。對(duì)于每步旋轉(zhuǎn)1.8度的1/128微步電動(dòng)機(jī)，22位計(jì)數(shù)器的解析率相當(dāng)于電機(jī)旋轉(zhuǎn)大約164周。即便齒輪減速比很大，有效解析率仍然在位置計(jì)數(shù)器的范圍內(nèi)。GoTo命令
7、的運(yùn)動(dòng)曲線看起來(lái)與Move命令曲線相同，但是有一點(diǎn)不同，在GoTo命令中，達(dá)到命令指定的絕對(duì)位置所需步數(shù)是自動(dòng)計(jì)算結(jié)果。?Run和GoUntil命令用于使電動(dòng)機(jī)保持恒速旋轉(zhuǎn)，直到接到一條制動(dòng)命令(適用于Run命令)或者有外部事件發(fā)生(適用于GoUntil)為止。當(dāng)接收到一條制動(dòng)命令時(shí)，控制器執(zhí)行下面兩種操作之一：緊急制動(dòng)或減速制動(dòng)。該器件還能執(zhí)行緊急制動(dòng)或減速停止，然后提供三態(tài)輸出。圖2:典型運(yùn)動(dòng)曲線?如圖3所示，使用一系列Run命令可以執(zhí)行復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。每接到一個(gè)新的Run命令后，控制器都會(huì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)做加速或減速旋轉(zhuǎn)到新命令指定的位置，并以指定速度保持旋轉(zhuǎn)，直
8、到接收到下一條Run命令或一條Stop命令為止。當(dāng)接
