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具有止动点的步进电机控制设计

时间:2013-05-23来源:易品期刊网 点击:

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一、控制系统整体设计方案
  所谓的燃油调节器就是对发动机燃油的使用数量进行控制和调节,通过具有止动点的步进电机对燃油调节器的伺服阀门进行控制来实现。其原理是步进电机随着控制信号的改变及时的对配量阀门进行相应的调节,通过燃油配量阀开口的情况,调节燃油的实际使用量。步进电机在正向运转后停止的位置是步进电机的最大止动点,相应的,在反向运转停止后位于步进电机的最小止动点。具有旋转功能的变压器是燃油调节器的重要组成部分,燃油流量的变化能够通过其输出角度的不同来进行观察,一般来说最小止动点的角度应该显示为0,最大止动点时显示为180。要组成这样一个完整的控制系统,应该具有进行全局控制的中央处理器,步进电机运行的驱动装置以及提供相应保护的装置,把旋转变压器转化成数据资料的转换器,必要的显示器以及键盘装置等。其中,处理器作为信息的核心,对RDC以及键盘部分传输进来的数据进行接收、换算以及信息的统一处理工作,并将最终的处理结果通过显示器进行明晰的显示,根据数据处理的结果实现对步进电机有效运行的控制。驱动器在步进电机中的作用是对电流的大小进行调节,通过加大电流的强度来进行电机内部线圈的保护。电机内部变压器通过旋转角度的变化来对对象实行控制,RDC将角度变化的信号转化为数字模式,并最终由处理器进行调控。键盘是进行控制操作和参数设计的设备,显示屏的作用就是对整个系统的运行情况进行显示,提供具体的参数情况,以便工作人员进行及时的调控。

二、系统硬件电路设计
  步进电机作为被控制的对象,在新的设计中采用两拍四项的运行模式,进行正转的步进电机,其步进角按单步进行测算的话应该是0.9,电压控制在l7~23Vdc最宜进行控制,在20伏时单项线圈中的电流一般为0.5安,这就要求驱动模块具有较大的驱动电流。考虑到以上这些因素,驱动芯片的选取方面,应该选用L298N,它输出的驱动电压最大可达到46V,驱动电流相应的可达到2 A的最大值。这个驱动芯片能够传输时序信号,由于驱动的电流过大可能会干扰到芯片的工作,所以在进行设计的时候,可以通过光耦来进行芯片和驱动之间的隔离,还要通过电流来对线圈进行保护。把存在于线圈中的电流转化成电压值通过电阻的方式来进行转换,在进一步进行与标准的电压进行对比,在把门电路与两种不同的比较器通过输入端与输出器连接起来,一旦过流的现象发生,要对L298N进行禁止输出的处理,对电机里头的线圈起到一个保护的作用。采用1N5550二极管与L298N的电路进行输出连接,把线圈中的电流引导和释放出来。

三、系统软件设计
  软件的设计是步进电机运行的关键,想要符合设计的要求,就要对电机的状态进行调整,止动点的最大值和最小值要进行设定,记录下相应的角度位置,以便进行拟合工作。在设置最大和最小止动点的时候,可以首先对人的判断方式进行模拟。第一,将步进电机设置在反向运行的形态,设置进行中的步进电机不应设定在过高的运转状态,一般在L档即可。设置工作的进行过程中,在进行脉冲测试前,要进行多次不同角度的数据采集并取平均值,在进行两次不同角度值的对比研究的时候,一旦两次的差距不超过正常变压器旋转所出现角度的二分之一,则可以把此位置作为电机的最小止动点。第二,要对步进电机的标志位是否超过0进行判断,如果超过,则需要将变压器的旋转角度回转360度,位置便是最小止动点。把步进电机转换成正向运行形态,则目前的角度就是最大止动点的位置。应用以上的办法,就能够完成两个止动点的设置工作,同时这些数据也是对角度进行拟合工作提供数据支持和判断根据。
  步进电机的运行速率是电机运行的重要方面,在进行控制的过程中,可以实行在静止的时候进行减速以及在开启的过程中进行加速的操作。想要加大步进电机的工作效率,在设定的工作效率高于其开启时的最大时速时,通过定时器对电机进行直接的加速运动,最短时间内将速率加到指定的值,这样一来,能够实现在开启阶段步进电机不会由于速率超标出现失步等问题,实现电机在步进准确度上的发展。如果出现电机的运转速率靠近两个止动点或者最小剩余步数超过电机的剩余步数的情况,应该通过定时器进行电机速率的减速,把速率减到L档,可以消除步进电机发生堵转或者过步等的隐患。RDC在电机运转的过程中,应该定期对角度的变化情况进行观察,作为进一步判断拟合后变压器旋转角度在两个角度的差异,如果两者之间的差值在0之下,或者余下的步数显示为0,就应该停止电机的运转工作,还要对当前情况下的标志位进行相应的更改。

四、小结
  综上所述,本文提出了新的步进电机控制手段,即运用RDC技术对信号和流量进行获取工作和获得阀门开口的具体数据,确定步进电机两个不同止动点的正确资料。在进行最小止动点设置的时候,采用拟合的方式找到起始的0角度和180度的最大止动点,保证输出的角度维持在180度之内。这些新的手段对于具有止步点的步进电机来说具有实际的操控方面的意义,对于步进电机控制方法的改进具有一定的指导意义。

参考文献:
  [1]张新荣.基于单片机的步进电机控制系统设计[J].系统解决方案,2010,7(9):6-7.
  [2]李文广,杨清华,吴国安.基于AVR单片机和IA208的步进电机控制系统设计[J].电机与控制应用,2011,38(1):44-45.
  [3]吕世良,刘金国,王晓茜,等.基于80C86步进电机控制系统设计与实现[J].工程技术,2010(22):91-92.
 

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