用户名: 密码: 验证码:
步进电机细分驱动器的研究
详细信息    本馆镜像全文|  推荐本文 |  |   获取CNKI官网全文
摘要
自动金相试样切割机是用于产品质量检验和材料科学研究的专用设备,步进电机是驱动往复运动机构的关键部件,它的运行状况很大程度上影响切割金相试样的质量。
     课题是针对金相试样切割机所使用的步进电机存在的问题提出的。由于步进电机是通过皮带轮减速来驱动丝杠,进而带动砂轮片前进和后退,虽然减速能部分消除步进感和振动,但皮带传动会影响定位精度,定位精度对精密切割机十分关键的技术指标。采用步进电机直接驱动丝杠,未经细分驱动的步进电机在低速运行时,有明显的步进感、振动和噪声,从而对切割的性能、砂轮片的使用寿命、试样的组织结构产生较大的影响。另外,原有的驱动电路没有对切割速度量化显示,限制了切割过程人机对话。为解决以上不利因素,研究设计了一套步进电机细分驱动器来控制步进电机,用以改善步进电机运行性能和量化显示切割速度。
     本文研究了一种实用的步进电机细分驱动系统,由数字控制模块、驱动模块和电源模块组成,系统以AT89C52单片机为核心,通过单片机的I/O口、定时器/计数器中断来实现外部事件监控以及控制信号的产生,系统将可编程逻辑器件(PLD)器件和在系统编程(ISP)新技术引入到细分驱动环行分配器的设计,通过ABEL_HDL语言编程实现硬件软化设计和逻辑重构,大大简化了电路,并提高了电路抗干扰能力。使系统实现参数存储,速度数字控制,数码显示,进退刀控制等功能。
     首次采用单片机技术设计切割机运行控制系统,代替原有复杂的逻辑控制电路,简化了调试过程,并使量化显示切割速度。鉴于单片机系统易受驱动电路的电磁干扰,为了保证单片机系统可靠运行,技术关键是提高系统抗干扰能力。由于步进电机高速运行存在失步现象,采用变细分调速技术,使电机在低细分状态下能够平稳高速运行。
     试验表明:整个系统具有较高的性能价格比,操作简单,性能可靠,具有较强的实用性。
The Metallographic Sample Cutting Machine is mainly used to inspect the quality of production and research material science , the step motor , which status influences the quality of the Metallographic Sample , is the key component to make the moving mechanism run .
    This topic is advanced for the problem of the step motor of the Metallographic Sample Cutting Machine . the step motor take the grinding wheel forward or backward by the screw . Although reducer can avoid step sense and oscillation partly , the strap transmission will influence orientation precision (it is key norm to the small Metallographic Sample Cutting Machine), so plan to use step motor to drive the screw directly ,the step motor at low velocity , which is not drived by the subdividing drive system , will have obvious oscillation and noise that would influence the cutting function ,the usage life and sample structure . Otherwise , the old drive circuit does not quantify and display the cutting velocity, so the interface between person and machine was restricted during the cutting. To settle the above problems ,the research introduce a suite of subdividing driver to control step motor , the aim is to improve step motor running capability and quantify cutting velocity .
    This paper projects a utility subdividing drive system of step motor, which consists of digital control module, drive module and power module, it uses AT89C52 single chip processor as the core, it realizes the external event or
    
    
    
    generates control signal by I/O interface, timer and external interruption, the system introduce PLD device and ISP technology to the design of phase sequencer, it simplified circuit and improved the anti-disturbing capability by using ABEL-HDL language, this system can realizes data memory, velocity digital control and LED display, etc.
    This paper adopted firstly the single-chip technique to design control system , which replaced old complicated logic control circuit and simplified test process . In order to assuring the single-chip running unfailingly .improving the ability of the anti-interference technique is the key , because the single-chip system is liable to electromagnetism interference . This paper adopted technique of different subdividing timing to make step motor running steadily , because step motor lose step when it is running at high speed .
    Experiments indicated that it is convenient to operate and high in the ratio of performance to price, so it has highly utility.
引文
[1] 任怀亮.金相试验技术[M].北京:冶金工业出版社.1999.8.
    [2] 王宗培.步进电动机及其控制系统[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1984
    [3] 陈璧理.步进电动机及其应用[M].上海:上海科学技术出版社,1983
    [4] 刘宝廷,程树康等编著.步进电动机及其驱动控制系统[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1997
    [5] 电机工程手册[M].机械工业出版社,
    [6] 国家机械工业局西安微电机研究所编.实用微电机手册[M].辽宁科学技术出版社,2000
    [7] 沈桂琴.光学金相技术[M].北京:国防工业出版社.1983.11.
    [8] 卢金鼎,山建民.机电一体化技术[M].北京:中国轻工业出版社.1999.8.
    [9] 杨平,廉仲.机械电子工程设计[M].北京:国防工业出版社.2001.1.
    [10] 河北农业大学机电新技术公司.Q-100型金相试样切割机使用说明书[M].河北:河北农大机电新技术公司.1999.
    [11] 成大先.机械设计手册(第三版第3卷)[M].北京:化学工业出版社.1992.2
    [12] 蔡耀成.步进电动机国内外近期发展展望[J].微特电机,2000,5:28—30
    [13] 张一鸣等.步进电机行程与时间的合理分配[J].电气传动,2000(3):27-29
    [14] 边耐欣等.电脑刺绣机中步进电机驱动程序设计[J].微特电机,2000(4):23-24,30.
    [15] 冯畹芝.电机与电力拖动[M].北京:轻工业出版社.1991.4.
    [16] 胡学芝。开关电源的躁声及抑制方法[J].电气时代,2002(3):43~46.
    [17] 范正翘.单片机控制两台步进电动机的设计与实现[J].微特电机,97,4:31~33
    [18] 刘爱和,李建霖.步进电机新型恒流驱动电源[J].微特电机,92,5:28-32
    [19] 宋启敏。高效步进电机驱动源[J].微特电机,1988,4:23-27
    [20] 陈文楷,陆震。步进电机智能化恒流斩波控制系统[J].微特电机,1995,1:27—30
    
    
    [21] 史敬灼,徐殿国,王宗培.二相混合式步进电动机矢量控制相关问题的讨论[J].微特电机,2001,5:5—7
    [22] 林小娥,范承志,王宇峰.利用绕组反电势抑制步进电机振荡[J].微特电机,2001,5:17—18
    [23] 曾庆赣.步进电动机振荡机理的研究[J].微特电机,1987,3:19-24
    [24] 余永权,李小青,陈林康编著.单片及应用系统的功率接口技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,92
    [25] 宁守信.步进电动机的振动、噪音及抑制方法[J].微特电机,1988,3:30-31
    [26] 王军,张广溢.单片机应用系统的抗干扰措施[J].四川工业学院学报,1999,18(2):57-59.
    [27] 徐瑞荣.印制板电路抗干扰设计[J].船舶电子对抗,2001(4):34~35.
    [28] 张文庆.单片机实时控制系统硬件抗干扰技术[J].河南职技师范学报,1999.27(2):76~77.
    [29] 冯志华,杜华生.提高步进电机单端斩波驱动电源的性能[J].微特电机,97,6:34-36
    [30] 付强,王宗培.步进电动机驱动系统稳态电流仿真及分析[J].微特电机,1990,6:6-11
    [31] 华蕊.步进电机细分驱动技术综述[J].佛山科学技术学院学报(自然科学版),1999,17(3):50—54
    [32] 徐杜,蒋永平,周韶勇等.全数字是步进电机连续细分方法与实现[J].微特电机,1997,2:25-29
    [33] 周尊源,S·M·欧文斯.正弦波细分步进电机微步驱动器[J].微特电机,97,5:29-30
    [34] 范正翘,刘进,程胜.单片机控制的步进电动机综合微步驱动系统[J].微特电机,96,3:30-31
    [35] 钱昱明,候惠芳.步进电机可变细分SPWM运行方法[J].微特电机,95,5:27-29
    [36] 杨晨光,周永安,沈俊楠.步进电机驱动电源的软件细分控制法[J].微特电机,97,4:43
    [37] 赵世强,齐才.步进电机恒频脉冲调宽细分驱动电路[J].微电机,1994,3:49-51
    [38] 罗东辉,陈培庆,江胜.步进电机高精度细分驱动器的研究[J].微特电机,93,1:30-33
    [39] 冯志华.步进电机运行精度分析及细分电路的合理使用[J].微电机,1995,4:47-49
    
    
    [40] 张志利.关于步进电机微步驱动若干问题的讨论[J].微特电机,2000,6:17-19
    [41] 应宝阁,王先逵.步进电机的高抗干扰细分控制[J].微特电机1994,3:25—27
    [42] 赵辉.一种高性能的步进电机控制方法-变频变流细分法[J].微特电机,1994,3:28-29
    [43] 张志利.步进电机超高分辨率细分控制函数发生器的设计与实现[J].微特电机,2001,1:10—13
    [44] 林瑞,孙兴进.步进电动机的细分电流波形及其实现[J].上海大学学报(自然科学版),1999,5(2):501-504
    [45] 赵负图主编.光电检测控制电路手册[M].北京:化学工业出版社,2001
    [46] 余永权主编.Flash单片机原理及应用[M].北京:电子工业出版社,1997
    [47] 孙兴进.步进电动机的细分电流波形及其实现[J].上海大学学报,1999,6:501—504
    [48] 张志利.装备自动定向系统中步进电动机的开发应用[J].微电机,2000,2:25-28
    [49] 张志利,黄先祥,刘春桐.步进电机细分控制函数修正方法研究[J].微电机,2000,5:25-28
    [50] 蒋永平,徐杜.一种步进电动机全数字任意细分及驱动方法[J].微电机,1999,2:19-22
    [51] 林波,李兴根.混合式步进电机SPWM微步驱动技术的研究[J].微电机,2000,3:16—18
    [52] 孙胜利.步进电机细分驱动获得均匀步距的方法研究[J].微特电机,1997,7:22—24
    [53] 蒋永平,杜卫权.一种基于PWM细分的高压、大功率步进电机驱动系统[J].微特电机,1998,11:27-31
    [54] 冯志华,孟咏.一种可用于高精度细分的多功能环分器[J].微特电机,1998,8:24-26
    [55] 叶树林,狄士春,夏继强等.STD步进电机细分驱动模块的设计[J].微特电机,1995,1:29—31
    [56] 宋洪侠,王晓东.一种在细分平衡位置准确定位的步进电机驱动电源[J].微特电机,1995,6:32-33
    [57] 孔令山,熊坚.一种简单实用的步进电机双极性细分驱动器[J].微特电机,1997,4:41-42
    [58] 霍孟友,朱振杰.反应式步进电机的恒频脉冲调宽细分驱动[J].微特电机,1997,6:44-45
    
    
    [59] 叶树林.步进电机均匀细分控制的研究[J].微特电机,1998,1:26-28
    [60] 吴志青.三相反应式步进电动机微步相电流值计算[J].微电机,91,24
    [61] 王英.反应式步进电机硬件细分驱动的电流波形研究[J].微特电机,91,3:18-20
    [62] 陈文艺,谭玉山.步进电机定频脉冲调宽细分功放[J].微特电机,1990,5:23-25
    [63] 曹谢东.泥浆遥测仪程控步进电机可变细分驱动[J].微特电机,1993,4:22-25
    [64] 毛希样,金念祖.数字式脉宽调制在步进电机细分驱动中的应用[J].微特电机,1988,2:24-27
    [65] 杨红红,张琛,陈爱国.步进电机恒力矩均运细分驱动电路的实现[J].电子技术,2000,3:39-41
    [66] 智爱娟.步进电机距角细分的微机控制法[J].洛阳大学学报,1999,14(2):46-48
    [67] 宋文阁,王学俊,关翠苓.步进电机细分驱动控制系统[J].大连轻工业学院学报,1998,17(4):34-38
    [68] 王庆文,赵继敏,姜淑忠.单通道步距角微机测试系统[J].微特电机,1995,5:34-43
    [69] 王宗培,郑大鹏,李春雨。步进电机微步距角的测量[J].微特电机,95,4:34-36
    [70] 张中,唐荣道.计算机控制的步距角精度测试系统研制[J].微特电机,2001,5:15-17
    [71] 郑洁.测量步进电动机动态参数的几种方法[J].微特电机,1998,3:37~41
    [72] 祁才军,樊伟敏,王小海.用单片PLD器件ispLSI1016实现数显频率计[J].电子技术,1999,3:38—41
    [73] 吴霞.在系统可编程逻辑器件及其编程下载板的设计[J].电子技术,2000,8:48-50
    [74] 李桂桦.可编程逻辑器件在注塑机控制器系统中的应用[J].电子技术,2000,8:51-53
    [75] 戴紫彬.在系统可编程器件的输入信号处理技术[J].电子技术,2000,3:29-32
    [76] 潘松.电子设计自动化(EDA)技术及其应用(二)[J].电子与自动化,2000,2:51-55
    [77] 潘松.电子设计自动化(EDA)技术及其应用(四)[J].电子与自动化,2000,4:51-55
    [78] 潘松.电子设计自动化(EDA)技术及其应用(五)[J].电子与自动化,2000,5:51-55
    [79] 蒋璇,臧春华编著.数字系统设计与PLD应用技术[M].北京:电子工业出版
    
    社,2001
    [80] 杨晖,张凤言编著.大规模可编程逻辑器件与数字系统设计[M].北京:北京航空航天大学出版社,1998
    [81] 黄正瑾.在系统可编程技术及其应用[M].南京:东南大学出版社,1997
    [82] 宋万杰等,CPLD技术及其应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,1999
    [83] 洪先龙等.超大规模集成电路计算机辅助设计技术[M].北京:国防工业出版社,1998
    [84] 孟宪元.可编程专用集成电路原理设计与应用[M].北京:电子工业出版社,1995
    [85] 杨华舒,楮福淘.单片计算机系统抗干扰的软件设计[J].电子技术应用.2001(3):20~22
    [86] 李华编著.MCS-51系列单片机实用接口技术[M].北京航空航天大学出版社,93
    [87] 阎石主编。数字电子技术基础[M].高等教育出版社,1994
    [88] 童诗白主编.模拟电子技术基础[M].高等教育出版社,1998
    [89] 陈清山,陈科燕.世界最新集成运算放大器互换手册[M].中南工业大学出版社,1988
    [90] 中国集成电路大全编写委员会编.中国集成电路大全[M].国防工业出版社,1988
    [91] 无线电编辑部.无线电元器件精汇[M].北京:人民邮电出版社,2000
    [92] 来祖培,徐家品等编著.世界集成电路特性大全[M].成都科技大学出版社,93
    [93] 电子工程师手册.机械工业出版社[M],96
    [94] 李宏编著.电力电子设备用器件与集成电路应用指南[M].北京:机械工业出版社,2001
    [95] 李德栋,谢晓方,王昌金.步进电机细分电流实验设计方法[J].微特电机,2002,2:16—17
    [96] 程树康.步进电机细分控制电流的定量描述[J].电工电能新技术,1990,3:25-27
    [97] 钟仁人.步距角任意细分的步进电机电流波形的讨论[J].微特电机,96,3:21-23
    [98] 冯志华,孔凡让,刘志刚.磁阻式步进电机细分波形的讨论[J].微特电机,1999,4:34-37
    [99] 陈亿善.单片机软件抗干扰探讨[J].电子技术,1999(1):44-46.
    [100] 田和.工业控制中软件抗干扰方案[J].冶金矿山设计与建设,1999,31(3):
    
    17~20
    [101] 邓建华.可编程看门狗监控E~2PROM芯片X25045[J].电子世界,2001(5):31.
    [102] 孙志行,宋玉炎,何道刚.X25043/45的特性及其在抄表系统中的应用[J].电子技术,2001,28(12):42~46
    [103] 胡又农.可编程看门狗监控E~2PROM-X25045及其在8051系统中的应用[J]。电子技术应用,1998.7.
    [104] 王季秩,贡俊,顾鸿祥.微特电机应用手册[J].上海科学技术出版社,2003.1:581~600

© 2004-2018 中国地质图书馆版权所有 京ICP备05064691号 京公网安备11010802017129号

地址:北京市海淀区学院路29号 邮编:100083

电话:办公室:(+86 10)66554848;文献借阅、咨询服务、科技查新:66554700