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第五章 控制系統(tǒng)
第五章 控制系統(tǒng)
任何一個(gè)微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)都是由硬件和軟件兩部分組成的，硬件是軟件運(yùn)行的基礎(chǔ)，而只有配置了軟件的硬件才是可以工作的控制系統(tǒng)。其核心是計(jì)算機(jī)數(shù)字控制裝置。它通過(guò)系統(tǒng)控制軟件配合系統(tǒng)硬件、合理地組織、管理數(shù)控系統(tǒng)的輸入、數(shù)據(jù)處理、插補(bǔ)和輸出信息，控制執(zhí)行部件，使數(shù)控機(jī)床按照操作者的要求進(jìn)行自動(dòng)加工。
隨著電子技術(shù)的進(jìn)步，微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展突飛猛進(jìn)。其發(fā)展之一就是將微處理器及其外圍芯片，如程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、并行、串行I/O口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷控制器及其他控制部件集成在一個(gè)芯片之中，制成單片機(jī)（Single Chip Microcomputer）。單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，今后單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)將是進(jìn)一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價(jià)格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方面發(fā)展。
5.1 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的選擇
步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行特性與配套使用的驅(qū)動(dòng)電源有密切聯(lián)系。驅(qū)動(dòng)電源由喚醒脈沖分配器、功率放大器組成如圖12所示：
圖12
驅(qū)動(dòng)電源是將變頻信號(hào)源（微機(jī)或數(shù)控裝置等）送來(lái)的脈沖信號(hào)及方向信號(hào)按照要求的配電方式自動(dòng)地循環(huán)供給電動(dòng)機(jī)的各個(gè)繞組，以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子正反向旋轉(zhuǎn)。從計(jì)算機(jī)輸出口或從環(huán)形分配器輸出的信號(hào)脈沖電流一般只有幾個(gè)毫安，不能直接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，必須采用功率放大器將脈沖電流進(jìn)行放大，使其增加到幾至幾十毫安，從而驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，只要控制輸入電脈沖的數(shù)量和頻率就可精確地控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角和速度。
環(huán)形分配器輸出的電流很?。ê涟布?jí)），不能直接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，需要功率器將脈沖電流放大到幾安培甚至幾十安培，才能驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。放大電路對(duì)步進(jìn)電機(jī)的性能起著非常重要的作用。功率放大的類(lèi)型很多，從放大元器件來(lái)分，可以用功率晶體管、可關(guān)斷晶閘管、混合元件來(lái)組成放大電路；從工作原理來(lái)分，有單電壓、高低電壓切換、恒流斬波、調(diào)頻調(diào)壓、細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路等。從工作原理上講，目前用的最多的是恒流斬波電路。
斬波恒流功率放大電路如圖所示。該電路的工作特點(diǎn)是：Vin端輸入方波步進(jìn)信號(hào)，當(dāng)Vin為“0”電平時(shí)，由與門(mén)A2輸出Vb為“0”電平，功率管（大林頓管）VT截止，繞組W上沒(méi)有電流通過(guò)，采樣電阻R3上沒(méi)有反饋電壓，A1放大器輸出高電平；當(dāng)Vin為高電平時(shí)，由與門(mén)A2輸出的Vb也是高電平，功率管VT導(dǎo)通，繞組W上有電流，采樣電阻R3上出現(xiàn)反饋電壓Vf，由分壓電阻R1、R2得到設(shè)定電壓與反饋電壓相減，來(lái)決定A1輸出點(diǎn)評(píng)的高低，來(lái)決定Vin信號(hào)能否通過(guò)與門(mén)A2。若Vref>Vf時(shí)，Vin信號(hào)通過(guò)與門(mén)，形成Vb正脈沖，打開(kāi)功管VT；反之，Vref
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