一種帶有限位功能的步進(jìn)電機控制器

圖4中，測試臺首先設(shè)置爬山復(fù)位(reset_tri)為有效，邏輯發(fā)生器開始輸出驅(qū)動邏輯，直到限位信號(limit)下降沿到來，A/B/C/D恢復(fù)為0；接著置手動觸發(fā)信號(manual)有效，邏輯發(fā)生器在輸出手動控制模塊預(yù)置的7次驅(qū)動邏輯轉(zhuǎn)換后，A/B/C/D恢復(fù)為0；然后向自動步數(shù)(data)寫入數(shù)據(jù)’00001001’，邏輯發(fā)生器輸出了9次邏輯轉(zhuǎn)換；在手動和自動控制過程中，測試臺在邏輯輸出過程中插入了有效的限位信號。由圖4可以看出，在1600 ns和3 μs 處，驅(qū)動邏輯的轉(zhuǎn)換方向發(fā)生了變化；最后，向data寫入數(shù)據(jù)’00000100’，驅(qū)動邏輯重新開始輸出，輸出過程中遇到停止信號(hold)有效，強制輸出A/B/C/D為0。仿真結(jié)果表明所設(shè)計的步進(jìn)電機控制器的功能正確。
3.2 實驗驗證
步進(jìn)電機控制器的實驗驗證電路如圖5所示。嵌入Nios II處理器的片上可編程系統(tǒng)(SoPC)在ALTERA DE2開發(fā)板的FPGA中建立，同時設(shè)計了位置感應(yīng)電路和功率驅(qū)動電路，用來驗證復(fù)位和限位功能以及驅(qū)動步進(jìn)電機。

位置感應(yīng)電路如圖6所示。采用光電開關(guān)(optoiso)作為限位信號傳感器，當(dāng)調(diào)焦鏡頭在設(shè)定區(qū)域內(nèi)運行時，限位傳感器輸出高電平信號，到達(dá)邊界時則輸出低電平信號。光電開關(guān)輸出的電平信號經(jīng)存儲后，輸出限位信號LIMIT。
步進(jìn)電機的功率驅(qū)動電路如圖7所示，圖中A/B/C/D是步進(jìn)電機控制器輸出的邏輯電平信號，經(jīng)存儲后送入BA6845FS進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換，而功率芯片的輸出端口直接與二相四線制步進(jìn)電機的繞組控制線相連。

完成功率電路和位置反饋電路制作后，把它們連接在DE2開發(fā)板上。將步進(jìn)電機控制器與Avalon總線信號連接后添加到Nios II系統(tǒng)集成工具SoPC Builder中，然后添加其他Nios II系統(tǒng)模塊構(gòu)成一個SoPC并下載到FPGA。最后編寫面向Nios II處理器的步進(jìn)電機控制程序，其中手動控制采用按鍵中斷方式。通過程序向步進(jìn)電機發(fā)送自動和手動以及復(fù)位控制命令，驗證步進(jìn)電機的運行狀況。實驗結(jié)果表明，步進(jìn)電機可以響應(yīng)自動控制和手動微調(diào)請求，同時有效的限位信號可以復(fù)位調(diào)焦鏡頭到達(dá)爬山起始位置和限定鏡頭的移動范圍。
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