FPGA在步進(jìn)電機控制中的應用

步進(jìn)電機的驅動(dòng)器根據控制信號工作，將FPGA提供的弱電信號放大為步進(jìn)電機能夠接受的強電流信號。FPGA提供給MS-2H090M型驅動(dòng)器的信號主要有步進(jìn)脈沖信號CP和方向控制信號DIR，可用于步進(jìn)電機的轉向控制，如圖2所示，通過(guò)改變發(fā)出的脈沖頻率可進(jìn)行步進(jìn)電機的速度控制。
MS-2H090M型驅動(dòng)器用于驅動(dòng)二相或四相混合式步進(jìn)電機。電機的出線(xiàn)方式不同，與驅動(dòng)器的連接也不同。在該控制系統中采用的電機86BYG250C為兩相四根線(xiàn)電機，接法如圖3所示。

3 步進(jìn)電機的FPGA控制
3．1 步進(jìn)電機的速度控制
在步進(jìn)電機控制系統中，升速過(guò)程由突跳頻率加升速曲線(xiàn)組成(減速過(guò)程反之)。突跳頻率是指步進(jìn)電機在靜止狀態(tài)時(shí)突然施加的脈沖頻率fo必須小于啟動(dòng)頻率fh，此頻率不可太大，否則也會(huì )產(chǎn)生堵轉和丟步。所以步進(jìn)電機在啟動(dòng)時(shí)，必須有升速過(guò)程，在停止時(shí)必須有減速過(guò)程。在本控制系統中，根據FPGA的性能特點(diǎn)，變速曲線(xiàn)采用直線(xiàn)細分原理，控制效果較好。步進(jìn)電機加速過(guò)程中的頻率變化曲線(xiàn)如圖4所示。對應于啟動(dòng)頻率的上升，直線(xiàn)可以變化N個(gè)臺階，將頻率細分為N個(gè)值，用來(lái)驅動(dòng)步進(jìn)電機平滑啟動(dòng)和停止，可防止失步和過(guò)沖現象。

3．2 步進(jìn)電機的方向控制