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利澳注冊-首選主管步進電機的通電換相控制方法有兩種,我們這里用的是軟件法。也就是完全用軟件的方式,按照給定的通電換相順序,通過單片機的I/O口向驅(qū)動電路發(fā)出控制脈沖。軟件法在步進電機運行過程中,要不停地產(chǎn)生控制脈沖,占用大量的CPU時間,使單片機無法同時進行其他工作,所以硬件法更常用。因為我們是單一控制,所以用軟件法就可以。所謂硬件法實際上是使用脈沖分配器(又稱邏輯轉(zhuǎn)換器)芯片,來進行通電換相控制。由于采用
步進電機的通電換相控制方法有兩種,我們這里用的是軟件法。也就是完全用軟件的方式,按照給定的通電換相順序,通過單片機的I/O口向驅(qū)動電路發(fā)出控制脈沖。軟件法在步進電機運行過程中,要不停地產(chǎn)生控制脈沖,占用大量的CPU時間,使單片機無法同時進行其他工作,所以硬件法更常用。因為我們是單一控制,所以用軟件法就可以。
所謂硬件法實際上是使用脈沖分配器(又稱邏輯轉(zhuǎn)換器)芯片,來進行通電換相控制。由于采用了脈沖分配器,單片機只需要提供步進脈沖,進行速度控制和轉(zhuǎn)向控制,脈沖分配的工作交給脈沖分配器來自動完成。因此,CPU的負擔減輕許多。
例如我們常用的芯片PMM8713,它是由日本三洋電機公司生產(chǎn)的步進電機控制用的脈沖分配器單片CMOS集成電路,適用于控制三相和四相步進電機。典型電路下圖所示。
1、2腳位雙時鐘脈沖輸入端,我們接地;3腳CK端是時鐘輸入端,我們通過單片機PO.O送入步進脈沖,4腳U/D端為方向轉(zhuǎn)換信號輸入端,0為反轉(zhuǎn),1為正轉(zhuǎn),我們通過單片機PO1口控制;5、6腳是激勵方式控制端,輸入高電平是12相激勵八拍運行,我們接電源;7腳是3/4相選擇端,高電平為四相控制,也接電源;8腳接地;9腳復位端:10、11、12、13腳為輸出端,接驅(qū)動電路。14、15腳分別是激勵監(jiān)視和輸入脈;中監(jiān)視,16腳是電源端。這樣我們只需要在3腳輸入脈沖,4腳控制轉(zhuǎn)向,1013腳就會依次輸出驅(qū)動脈沖。
其實步進電機的速度控制是通過控制單片機發(fā)出的步進脈沖頻率來實現(xiàn)的。前面的程序中調(diào)用了延時子程序,如果改變延時的時間長短,就可以改變輸出脈沖的頻率。這就是軟件延時的方法。但這種方法使CPU長時間等待,會影響到其他功能的實現(xiàn),因此使用范圍較小。
還有一種是通過定時器中斷的方法。在中斷服務子程序中進行脈沖輸出操作,調(diào)整定時器的定時時間常數(shù)就可以實現(xiàn)調(diào)速。這種方法占用CPU時間較少,是一種比較實用的調(diào)速方法。
那么怎樣精確控制機器人前進的距離。這在步進電機控制中叫位置控制,也就是控制步進電機帶動執(zhí)行機構(gòu)從一個位置精確地運行到另一個位置。位置控制是步進電機的一大優(yōu)點,它可以不借助位置檢測器而只需要簡單的開環(huán)控制就能達到足夠的位置精度,因此應用很廣。
對步進電機位置控制的一般做法是:設定步進電機的運行步數(shù),步進電機每走一步,步數(shù)減1,如果沒有失步存在,當執(zhí)行機構(gòu)到達目標位置時。步數(shù)正好減到0。因此,用步數(shù)等于0來判斷是否移動到目標位置,作為步進電機停止運行的信號。
我們的機器人可以先設定運行10000步,測量小車運行了多長距離,然后就可以算出每步的距離或者每厘米的步數(shù)。再根據(jù)機器人要行走的實際距離計算出實際步數(shù)就可以了。
我們反復地執(zhí)行這段程序,只要修改步數(shù)、延時時間以及控制模型數(shù)據(jù),就可以讓機器人執(zhí)行各種精確的動作。
另外,在前面講的步進電機程序設計中,步進電機是以恒定的轉(zhuǎn)速進行工作的,即在整個控制過程中步進電機的速度不變。然而,步進電機的驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)從起始點到終點移動的過程中,要經(jīng)歷加速、恒速和減速的過程。如果啟動時一次將速度聲道給定速度,由于啟動頻率超過極限啟動頻率,步進電機會產(chǎn)生失步現(xiàn)象,因此會造成不能正常啟動。如果到達終點時突然停下,由于慣性作用,步進電機會產(chǎn)生過沖現(xiàn)象,造成控制精度降低。如果非常緩慢地升降速,步進電機雖然不會產(chǎn)生失步和過沖現(xiàn)象,但是會影響執(zhí)行機構(gòu)的工作效率。所以,為了保證在不失步和過沖的前提下,用最快的速度運行到終點位置,通常要求步進電機的運行按照加減速曲線進行。加減速運行曲線沒有一個固定的模式,要根據(jù)經(jīng)驗和實驗得到。
我們可以用均勻地改變脈沖時問間隔來實現(xiàn)。比如,在加速控制中,可以均勻地減少時間間隔;在減速控制時,則均勻地增加時間間隔。也就是改變延時程序中的延時時間常數(shù)。
還有一種簡單的變速控制,就是利用改變步進電機的控制方式來實現(xiàn)。例如在四相步進電機中,啟動時,用四相八拍方式,大約在0.1秒后改用四相四拍的分配方式,在快到達終點時,再度采用四相八拍的控制方式,以達到減速控制的目的。