步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机。每输入一个脉冲信号,转子就转动一个角度或前进一步,其输出的角位移或线位移与输入的脉冲数成正比,转速与脉冲频率成正比。因此,步进电动机又称脉冲电动机。步进电动机的结构形式和分类方法较多,一般按励磁方式分为磁阻式、永磁式和混磁式三种;按相数可分为单相、两相、三相和多相等形式。步进电机价格便宜,拥有优秀的启停和反转响应,因为没有电刷,可靠性和寿命都较高,并且控制简单,由于其没有过载能力,且不能高速运行,常常被使用在低速、低负载有位置控制要求的场合,在各个领域都被广泛应用。步距角是步进电机的一个重要参数,步距角越小步进电机的控制精度越高。例如步距角1.8°,整步驱动控制时,给1个脉冲信号,电机就转动1.8°,给200个脉冲信号,电机机械角度转动一圈。
整步驱动可以单拍导通或双拍导通。图2为单拍导通:A –>
B ->
A- ->
B- ->
A ,由A导通切换成B导通时((a)到(b)的过程),吸引转子转到B,因为步进电机内部有Z个齿数,这个过程实际上是最近的齿转动到B方向,即一个步距角。
双拍导通:AB –>
BA- ->
A-B- ->
B-A ->
AB ,由于两相导通,电流更大,可提供更大的转矩。导通顺序反过来即可实现反转。整步驱动实现简单,但控制精度低且振动明显。
半步驱动和整步驱动相似,半步驱动为单、双拍混合导通:A –>
AB –>
B ->
BA- ->
A- ->
A-B- ->
B- ->
B-A ->
A 。使用半步驱动,步距角缩小一半,控制精度提高、振动降低,但转矩不平稳。3.细分驱动
步进电机的细分驱动实际上是矢量控制。图4是步进电机的四细分控制,一个步距角细分成4步,以提高控制精度,其原理为:控制A相输出电流大小为IA=I*cosθ,B相的为 IB=I*sinθ时,合成X方向,大小为I的电流,相当于合成X方向的磁场,让转子转动到X方向的位置。细分角度顺时针增大为2θ、3θ等,通过控制A、B相电流大小,合成对应角度的电流,就实现步进电机顺时针转动。因为合成磁场大小和电流大小成正比,当相电流I1=I*k时(0使用细分驱动转矩平稳、控制精度高,但控制更复杂。理论上,细分步越多,控制效果越好,但对控制器的性能要求也更高,一般8细分以上,控制效果没有很明显的差异,实际使用时应综合考虑,选择合适的细分步数。
步进电机的实际应用除了考虑驱动方式,还需要选择一块主控芯片,不同的主控芯片的控制方案不相同。一般步进电机的控制方案为:MCU+驱动器+步进电机,由于使用驱动器,需要占用不少的板载空间,而且成本也相对较高。而使用高集成度的电机控制芯片,可以将方案简化为:MCU+步进电机,这样的方案无疑可以节省空间和开发成本。NSUC1610是纳芯微推出的一款高集成度的电机控制芯片,非常适合应用于车载步进电机控制。
4路半桥输出 ,4路增强型互补 EPWM 输出,内部有过流保护,可输出100%占空比
支持环境温度-40~150,结温-40~175,全温范围内静态功耗小于50uA
NSUC1610内部集成驱动和4路半桥,可支持驱动直流有刷电机、直流无刷电机、步进电机和继电器等。此芯片可以用来设计车用小尺寸、小功率、高效率电机智能执行器应用,例如热管理系统中的电子水阀、空调电子出风口、主动进气栅格系统执行器(AGS/AGM)、座椅通风无刷直流电机(BLDC)驱动、随灯转向大灯(AFS)、旋转/升降大屏控制、自动充电口和自动门把手等。
2.步进电机控制方案如图7所示,NSUC1610芯片的硬件控制方案非常简单,几乎不需要搭建外部电路,LIN是直连芯片的LIN的输入引脚,不用收发器、电机驱动方式也是直连芯片。如图8为NSUC1610芯片的总线架构,芯片内核使用独立的数据总线和地址总线,能够提高取指令和取数据的效率。 步进电机的控制使用到的关键模块为: DACCMP(BEMFC模块)、ADC、LINPORT、LINUART、TIMER0、TIMER1和EPWM模块。其中LINPORT和LINUART用于LIN通信;EPWM用于4路MOUT的PWM输出;DACCMP用于电流控制,两个8bit的DAC用于控制A、B相的电流大小,合成相应的电流矢量以实现细分驱动;TIMER0和TIMER1可分别用于细分步的定时(控制每个细分步的执行时间)和各种任务的定时调度;ADC可用于芯片温度监测和其他模拟信号的采集。
图7步进电机控制方案框图图8NSUC1610总线. 封装小巧,内部集成4路半桥,无需外部搭建半桥电路、LIN收发器等,仅需电源防反接等少量外围电路设计,减少PCB设计成本、难度、空间。
2. 支持两相四线小功率步进电机细分控制,可支持32细分。3. 支持小功率BLDC的无感控制和带HALL的有感控制(图9)。4. 支持两个小功率BDC电机的控制,或一个较大功率的BDC电机控制(图10)。5. 可配置的DAC,用于过流保护和步进电机的微步控制。具有过流保护,桥臂过流自动关断的功能。6. 每路MOUT输出电流可达1A,内部半桥高边采用电荷泵驱动,支持100%占空比导通。7. PWMIO可复用到LIN引脚,便于客户使用12V高压PWMIO直接来做电机控制。8. 双路温度传感器:一个位于功率侧做过温热关断,一个位于低压侧做芯片温度检测。9. Cortex M3处理器,编译环境采用Keil标准编译和开发工具,编程器资源通用,开发调试简单。10. 晶圆结温高达175°C,满足车规Grade 0应用目标。图9BLDC控制方案图10两种BDC控制方案步进电机驱动的方式多种多样,需要结合应用场景的控制精度选择不同的控制方式与主控芯片。
NSUC1610支持12V汽车电池供电,可满足大部分使用场景,有助于客户减小PCB尺寸,简化生产设计,实现更高效、更紧凑以及高性价比的电机控制应用设计。
未来,每一个反馈控制器是自适应的,当测量值和设定存在差别的时候,它可以改变控制来适应变化。一个真正的自适应控制器应该可以调整自己参数或者以其它方式改变算法,以适应控制过程中的行为变化。下面就随工业控制小编一起来了解一下相关内容吧。 浅谈工业机器人自适应运动控制技术 例如,一个自适应比例控制器在控制过程中观察到速度过快或者过慢,可能调整它的增益。这种方式合适于有严格要求的控制过程,如机器人的可变负载的控制过程。 如果机器人搬运一个特别重的负荷,运动速度将会减缓。自适应控制器会分析测量结果,给机器人增加增益。而相反,如果负载突然减少了,运动应得激进,则可以给它减增益。 无论哪种方式,控制器必须能够测量出过程变化,以确定该采取的
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三相PWM整流器在不对称电网下的研究 /
引言 随着IC卡应用的普及,利用IC卡实现“预付费方式”的水费管理成为可能。目前的电子水表按照抄表的方式主要可以分为网络式和分立式。由于在某些场合需要对旧的水表系统改造,如果采用网络式抄表方式需要进行抄表线路的铺设,这给施工带来很大的问题。而分立式的IC卡水表收费系统则无需考虑这一问题,这为管理部门和用户提供了极大的便利。 1 硬件 电路 设计 本控制器以MSP430单片机为控制核心。MSP430系列单片机是美国TI公司从1996年开始推向市场的一种16位RISC架构、超低功耗的混合信号处理器。 电源 采用1.8~3.6 V低 电压 、RAM数据保持方式下耗电仅0.1μA,活动模式下耗电250μA/MIPS,IO口
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摘 要 :本文提出千兆SFP光纤收发器中控制电路参数的设计方案,就千兆SFP光纤收发器中的控制电路展开了探讨,并对接收部分SPICE模型的I/O口进行了仿真分析。 序言 小型封装可热插拔式光纤收发模块(Small Form-Factor Pluggable Optical Transceiver,简称SFP)又称MINI-GBIC模块,是继标准化的可热插拔光接口模块GBIC之后的第二代产品,具有小型化、可热插拔和自诊断功能。本文就千兆SFP光纤收发器中控制电路参数设计及利用Cadence软件仿真进行了讨论。 发射模块主要电路设计 光发射模块原理 模块的发送部分包括LD、MAX3735A芯片和外围电路。激光器(1310
本文利用高速TMS320LF2407A型DSP控制芯片设计了系统的控制电路,采用全桥逆变器作为超声振动系统的功率转换主电路,解决由于负载温度变化等原因产生谐振频率的漂移,保证系统的高效率。这里研究了粗精复合的频率跟踪方案,采用扫频方法实现频率粗跟踪,采用硬件锁相环实现精跟踪。这两种方法的结合既保证在较宽的频率变化范围内实现频率自动跟踪,又保证跟踪的快速、准确。为适应负载变化的要求,采用软开关的PS-PWM控制方法,使系统的输出功率连续可调。 1 主电路拓扑分析 超声电源的主电路采用全桥逆变拓扑结构,如图1所示。其中:Z1~Z4为功率主开关管;D1~D4为Z1~Z4内部反并联寄生二极管;C1~C4为外接并联电容或者
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