基于A(yíng)RM9的數控銑床系統設計方案

　　1.2 擴展板卡

　　擴展板卡即把步進(jìn)電機驅動(dòng)器控制接口、伺服電機驅動(dòng)器控制接口、編碼器接口集成在一個(gè)板子上，作為控制數控銑床的控制卡，來(lái)控制步進(jìn)電機和伺服電機的運轉。

　　機床目前設計為3軸聯(lián)動(dòng)，為未來(lái)能擴展為5軸，設計留有5組接線(xiàn)端子。每組需要兩個(gè)接線(xiàn)端子與驅動(dòng)器相連（采用單脈沖方式），其中一個(gè)端子通過(guò)導線(xiàn)連接步進(jìn)電機驅動(dòng)器的CP, 提供給步進(jìn)電機脈沖信號，控制它轉動(dòng)，另一個(gè)接驅動(dòng)器的CW, 控制電機的轉動(dòng)方向，使電機可以完成正轉、反轉和停止動(dòng)作。對電機的速度控制是通過(guò)軟件控制脈沖的輸出頻率實(shí)現的。經(jīng)比較決定選擇三相混合式步進(jìn)電機驅動(dòng)器BD3SFB。因BD3SFB驅動(dòng)器可兼容兩相、四相和五相的工作方式，且有更高的定位精度，可控制電機在任意細分步數情況下，如6000步/轉時(shí)精確定位。 電機和驅動(dòng)器間僅用3根線(xiàn)連接，與交流異步電機一樣，減少連線(xiàn)出錯的可能性。

　　伺服電機的控制與反饋由驅動(dòng)器完成，數控系統只需將指令信號發(fā)送至驅動(dòng)器中。由處理器的通用I/O口產(chǎn)生伺服電機的脈沖信號和方向信號。伺服驅動(dòng)器一般需要差分信號作為輸入，故采用26LS31芯片作為其輸出驅動(dòng)電路，經(jīng)過(guò)光耦的隔離直接連接到伺服電機驅動(dòng)器上。

　　對步進(jìn)電機采用開(kāi)環(huán)控制，但為了將銑刀具體位置呈現給用戶(hù)，同時(shí)修正控制及運動(dòng)部分不可預見(jiàn)的誤差，可以在步進(jìn)電機上安裝編碼器。通過(guò)聯(lián)軸器將二者相連。編碼器脈沖信號經(jīng)8253計數后可得到被測量的數字信號，然后經(jīng)地址鎖存器連接到擴展總線(xiàn)，由處理器進(jìn)行處理。8253復用8 位數據總線(xiàn)表示計數值，處理器先讀低8位后讀高8位，計數范圍是0 ~65 535。同時(shí)，鑒向器占用數據總線(xiàn)3 位表示各電機旋轉方向。在單脈沖模式下，編碼器脈沖由D觸發(fā)器CD4013鑒相，處理器通過(guò)判斷高低電平得知電機旋轉方向。為了抗干擾和實(shí)現電氣隔離，在與步進(jìn)電機驅動(dòng)器的脈沖信號和方向信號的端口連接時(shí)采用了光電隔離器件。D觸發(fā)器鑒相如圖2。