a. 电流上升decay
b. 电流下降decay
图7:步进电机绕组电流波形decay波形
对比三组波形,实测现象总结如下:Slow decay和Auto decay的模式下,其电流上升decay波形比较缓和,正弦波的峰值处毛刺较小,电机运行的声音比较轻微。Mix decay电流上升decay的波形分成两段,正弦波的峰值处毛刺较大,电机运行的噪音比较大一些。
在实际应用的时候,可以根据调试decay模式来获得合适电机的工作状态。
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用于步进电机控制堵转检测使用
1)堵转检测的原理
图8是步进电机绕组的等效模型。当电机正常转动的时候,根据公式1 可以得到电机绕组两侧的电压Vmotor。根据公式2可得到电机的反电势BEMF,其中N为线圈的绕组数量,B代表磁场强度,A是被电机磁场所包围的面积,w是电机转动的角速度。
由公式1可知,当流过电机的电流为零时,电机绕组两侧的电压是BEMF,即反电势电压。由公式2 可知,反电势电压和电机的角速度成正比,当电机堵转的时候,速度为零,此时反电势为理论上也为零。因此,可以利用检测绕组电流为零时的绕组电压来检测反电势。
公式1
公式2
图8:步进电机绕组等效模型
2)堵转检测步骤
图9:NSD8381 堵转检测流程
堵转检测过程注意点:
1. 如果涉及正转和反转的应用,需要在电机正转、反转的时候分别执行1-6步,记录高值和低值。设置CVLLA的值要满足大于正、反转的堵转值,但是远小于正、反转正常转动的反电势值。
2. CV_DELAY设置:以图10作为例子,CV_DELAY的时间必须大于图中的△X。为了确保反电势的采样点是在图中平坦的那一段,即△X后的那一段线圈电流为零的点,采集的值才准确。图10显示△X =108us,内部PWM的频率是20kHz(50us),则这个波形的CV_DELAY值需要 大于3,即大于3×50=150us。另外需要注意的是当电机转动很快的情况,可以直接设计CV_DELAY为0,此时ADC的采样点为零电流结束点。