步进电机自动化控制系统设计的生化分析仪

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1、步进电机自动化控制系统设计的生化分析仪汪许黄开征许斌东北大学，辽宁中国摘要：自动生化分析仪是一个必要的临床诊断仪器。在本文中，提出一项基于FPGA（现场可编程门阵列）全自动生化的分析仪集中控制系统的新计划。作为全自动生化分析仪一个重要组成部分，电机控制系统的关键部件之一。基于步进电机的应用问题，如在低频率的激增，在高频的低扭矩率和坏频率特性，提出了一种基于FPGA不断流动斩波细分驱动的实用方法。该方案解决了振荡步进电机，提高了生化分析仪控制系统。关键词：全自动生化分析仪;步进电机;细分驱动;FPGA。1简介作为21世纪一个新的科研领域，生化分析仪器开发和应用是高科技部门医疗部门应该关

2、注的，如海关防疫，生物工程，生命科学。在步进电机控制系统的基础上改进，作为分生化分析仪器的一个重要组成部，正向着的高精度，高质量发展。自动电子控制系统生化分析仪是非常的复杂的硬件，其中有许多输入和输出。此外，调度操作要求非常严格。该控制系统不仅实现了调度控制和检测仪表的地位，而且还收集许多当前数据的模拟信号。根据这一特点，前者控制系统是多CPU控制系统，由一个电脑组成，两个主供应链管理系统和七个子供应链管理系统。在这设计中运动控制器子属于供应链管理系统，该系统能善于处理多任务和实时控制系统。其缺点之一是庞大的硬件系统。一个基于FPGA新的集中控制系统在方案中被提出研究。图1显示了新的

3、硬件模块控制系统项目。所有供应链管理系统前分布式系统中的功能被FPGA取代。此外，步进电机的分开操纵控制电路可以用FPGA实现。采用FPGA，可以将简化复杂的电路系统和提高其抗电磁干扰能力。图1新的控制系统项目硬件模块生化分析仪系统的执行都是基于步进电机，因为设备高性价比和良好的运动特征，当系统保持简单，它的规模仍然很小的时候在开环的控制电路，仍保证控制精度高。因此，移动速度和定位重复性的步进电机的驱动系统的基础上该提高仪器方案上是提高控制精密，步进电机是开环控制无需位置和速度传感器，这使得它一种工业上普遍使用的电机。但其缺点也是显而易见的：吵闹，纹波转矩和速度，在某些共鸣频域，而最

4、差的亏损步骤。步进电机的振荡，加速和减速性能影响步进电机系统运行质量和快速响应的关键因素。微步进驱动器能够解决和改善步进电机的阶跃振荡响应。首先，本文简要介绍了细分驱动和步进电机恒转矩理论。因此，基于电流控制的两相混合微步进驱动技术被研究。本文提出了一种实用方法为步进电机驱动。也就是说，用切割波恒定电流来驱动基于FPGA的步进电机流动问题。通过数D/A换器逐步改进步进电机的电压信号实现细分技术。在分析了快速电流回流和慢电流回流的控制方法后，一个新的混合的方法是使电流回流前进。这个设计解决了目前经常发生分歧的分开驱动下降过于缓慢以及实现分开电流等经常发生的分歧问题。2基于FPGA的步进

5、电机的细分驱动系统有两种类型的电机实施细分驱动：恒流斩波细分驱动和脉冲宽度调制细分驱动，两者各有优势和缺点。前者提供了较低的精密，易于实施，成本低和小规模的硬件。而后者具有更高的精度，它需要一个反转电路来实现恒压源和电源驱动。基于改进的要求的全自动生化分析仪驱动系统，以及上面的恒转矩传动原理，使用了斩波细分驱动的恒流方式。整个系统涉及到代参考波数据，细分驱动控制器和主电路。（1）代参考波数据步进电机有广泛的角分辨率。通常最粗电机每步转90度，而高清晰度永久永磁电机通常能够每步处理1.8或0.72度。微型步进控制器在控制器上有别于常规的步进电机。为此，在两个绕组的电流必须同时控制在离散

6、的水平。随着明显的增加步进分辨率，微步能降低振荡和共振发生的驱动和负载组合的优势，它推动在其自然共振频率或分次谐波。通过取代用微型步骤，这两个优势得到了充分表现。相较于全步电机，微型电机运行更平稳，更安静。我们要产生每一个步骤都基本相等的扭矩以实现恒转矩驱动和保持在最大输出值，满足各阶段电流为。其中，n是细分数，s为步数。以微步1/4-full-step模式混合两相为例，其电流波形如图2所示。我们需要的是加强交流电流，离散正弦和余弦波驱动电流。我们已经看到，通电不等的两个阶段电流，转子位置将转向了强极。这种效应通过目前在这两个绕组的基本电机细分化的微步进驱动器的利用。在这种情况下，在

7、当前格局绕组非常类似于用两个正弦波90°之间的相移。电机驱动很就像它是一个传统的AC同步电动机。这样，步长减少和低速平稳性显着改善。在这个设计中，当前的数据位于嵌入式记忆体的FPGA作为查询表图2微型步进电机四分之一全步模式（2）细分驱动控制器为了控制力矩以及限制在绕组电阻损耗，电流必须被控制或限制。有两个原则限制电流，电阻限制驱动器和斩波驱动器。这给直升机驾驶员提供了一个最佳的解决方案既电流控制和快速电流积累和逆转。其基本思路是使用的电源电压高出几倍的标