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一、引言
由于步进电机成本低，控制线路简单www.cechina.cn，调试方便，所以在许多开环控制系统中得到了广泛的应用。但是当步进电机转子运动频率达到其机械谐振点时，就会产生谐振和噪声。
为了克服机械噪声可以改变驱动方式，步进电机的驱动方式一般分为单相激励、两相激励和半步激励等。单相激励时虽然具有输入功率小，温度不会升的太高的优点，但是由于振荡厉害，控制不稳，所以很少采用。两相激励、半步激励都可以提高平稳度，减小机械振荡。据此，采用细分驱动控制减小噪声是一种比较完善和理想的解决手段。
二、步进电机细分驱动原理
所谓细分驱动就是把机械步距角细分成若干个电的步距角，当转子从一个位置转到下一个位置的时候，会出现一些“暂态停留点”。这样使得电机启动时的过调量或者停止时的过调量就会减小，电机轴的振动也会减小www.cechina.cn，使电机转子旋转过程变得更加平滑，更加细腻，从而减小了噪声。
图1 电
首先介绍步进电机整步驱动，我们以两相混合式步进电机57BYB406为例，它的步距角为1.8°。该电机有A，B两相绕组，其中我们用C表示A通反向电流时的磁场-A，用D表示B通反向电流时的磁场-B。
当分别给各相绕组通电时，各相绕组产生的旋转磁场如下：仅有A相导通时，旋转磁场指向A;仅有B相导通时，旋转磁场指向B;仅有C相导通时，旋转磁场指向C;仅有D相导通时，旋转磁场指向D。依次为各相绕组通电控制工程网版权所有，每切换一次，旋转磁场矢量转过90°，电机转过一个步距角1.8°。当旋转磁场矢量转过360°时，电机转过一个齿距，这种工作方式称为整步工作。
如果改变上述加电过程，采用四相八拍工作，即通电顺序依次为：
此工作方式称半步工作，旋转磁场的矢量变化如图2所示。每改变一次通电状态，旋转磁场的矢量转过45°。
图2 四细分驱动磁场矢量图
同理，旋转磁场转过360°，电机转过一个齿距。
由半步原理给予启发，如果让旋转磁场矢量每次转过22.5°，这样就实现了四细分驱动。其旋转磁场矢量变化如图3所示。
图3 步进电机四细分驱动磁场矢量图
为了使电机输出转距大小一致，也就是使电机匀速转动，我们控制流入A，B，C，D各相电流的大小，具体按公式sin2α+cos2α=1来计算。图4给出了四细分驱动时各相电机输入电流值的变换曲线。
图4 四细分驱动转距均匀输出原理图
三、细分驱动在喷膜机的应用
1、喷膜机总体设计
喷膜机中X方向细分驱动控制如图5所示。这里我们采用8052微处理机，它是增强的MCS-51系列单片机，具有8K字节的ROM，256字节的RAM。8位DA转换器AD7524通过锁存器与单片机的数据线相连，构成步进电机的脉冲信号发生器。如果该脉冲信号驱动能力不够大，可以在DA转换器之后加一级放大器。产生的脉冲信号加在驱动器NJM3770的VR引脚，用来驱动步进电机。
图5 喷膜机X方向控制图
2、脉冲分配器的设计
在喷膜机的设计中，我们采用软件的方法实现脉冲分配器。将电机四细分驱动脉冲数据存储在内存中，如表1所示。当电机逆时针方向运转时，自上而下走表索取控制量;当电机顺时针方向运转时，自下而上走表索取控制量，这样就可以控制电机上的电流的大小。其中控制量的最高位是方向控制信号，低7位存储电机脉冲信号的大小。
如何实现7位数据的数模转换呢?这里介绍两种方法实现DA转换。第一种方法的思想是：脉冲信号的大小用8位表示，但要求存储的任何数据的最高位都为零，这样就可以将DA转换器的最高位直接接地CONTROL ENGINEERING China版权所有，用最高位存储方向控制信号。为了使存储数据的最高位始终为零，就必须使数字信号的最大值不超过01111111，即模拟信号的大小最大为-VREF（127/256）。为了得到所需要的电压值须将参考电压VREF增大一倍。这样锁存器的最高位Q7表示方向位，接NJM3770的Phase引脚，锁存器的Q0～Q6顺次接DA转换器的D0～D6，DA转换器的最高位接地。
表1 电机四细分驱动脉冲数据
第二种方法的思想是：数据仅用7位表示，留下一位表示方向位。在设计中使锁存器的Q0～Q6分别接AD7524的D1～D7CONTROL ENGINEERING China版权所有，AD7524的D0位接地，锁存器的Q7接NJM3770的Phase引脚。这种方法使得实际输出的数据与理论所需数据之间会产生误差，误差率为1/256。在喷膜机的设计Vr=5V，V误差=0.0195V，由于误差很小，不会产生很大的影响，所以采用第二种方法。查看电机的参数表得知电流值Im=0.7A，所以我们在设计当中，应该使
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