《步进电机工作原理》PPT课件.ppt

441 步进 电 机工作原理图 440 步 进 电 机 原 理 图 P129 微 机 控 制 技 术 441 步进 电 机工作原理1.步 进 电 机（ 1） 是 一 个 数 字 角 度 转 换 器 ， 也 是 一 个 串 行 的 数 模 转 换 器 。（ 2） 是 过 程 控 制 及 仪 表 中 的 主 要 控 制 元 件 。（ 3） 广 泛 用 于 定 位 系 统2. 概 念 ：（ 1） 步 进 电 机 旋 转 的 根 本 原 因 ： 错 齿 。（ 2） 术 语 ： 齿 距 角 步 距 角（ 3） 通 电 一 周 ， 转 子 转 过 一 个 齿 距 角 ， N 为 几 ， 一 个 齿 距 角 分 几 步 走 完 。 微 机 控 制 技 术 442 步进 电 机控制系统 原理 微 机 控 制 技 术 图 441步 进 电 机 控 制 系 统 的 组 成 p129 442 步进 电 机控制系统 原理（ 1） 步 进 控 制 器 包 括 ： 缓 冲 寄 存 器 、 环 形 分 配 器 、 控 制 逻 辑 及 正 、 反 转 向 控 制 门 等 。 作 用 : 把 输 入 脉 冲 转 换 成 环 型 脉 冲 ， 以 控 制 步 进 电 机 的 转 向 。 采 用 计 算 机 控 制 系 统 ， 由 软 件 代 替 步 进 控 制 器 。 优 点 ： 线 路 简 化 ， 降 低 成 本 降 低 ， 可 靠 性 提 高 。 灵 活 改 变 步 进 电 机 的 控 制 方 案 ， 使 用 起 来 很 方 便 。（ 2） 功 率 放 大 器 把 环 型 脉 冲 放 大 ， 以 驱 动 步 进 电 机 转 动 。 微 机 控 制 技 术 442 步进 电 机控制系统 原理图 442 用 微 型 机 控 制 步 进 电 机 原 理 系 统 图 p130 微 机 控 制 技 术 442 步进 电 机控制系统 原理 图 442 与 图 441相 比 ： 用 微 型 机 代 替 了 步 进 控 制 器 把 并 行 二 进 制 码 转 换 成 串 行 脉 冲 序 列 ， 并 实 现 方 向 控 制 。 只 要 负 载 是 在 步 进 电 机 允 许 的 范 围 之 内 ， 每 个 脉 冲 将 使 电 机 转 动 一 个 固 定 的 步 距 角 度 。 根 据 步 距 角 的 大 小 及 实 际 走 的 步 数 ， 只 要 知 道 初 始 位 置 ， 便 可 知 道 步 进 电 机 的 最 终 位 置 。 微 机 控 制 技 术 442 步进 电 机控制系统 原理本 课 主 要 解 决 如 下 几 个 问 题 ： (1) 用 软 件 的 方 法 实 现 脉 冲 序 列 ； (2) 步 进 电 机 的 方 向 控 制 ； (3) 步 进 电 机 控 制 程 序 的 设 计 。 微 机 控 制 技 术 442 步进 电 机控制系统 原理 1 脉 冲 序 列 的 生 成 图 443 脉 冲 序 列 微 机 控 制 技 术P130 442 步进 电 机控制系统 原理 脉 冲 幅 值 由 数 字 元 件 电 平 决 定 。 TTL 0 5V CMOS 0 10V 接 通 和 断 开 时 间 可 用 延 时 的 办 法 控 制 。 要 求 ： 确 保 步 进 到 位 。 微 机 控 制 技 术 2 方 向 控 制 步 进 电 机 旋 转 方 向 与 内 部 绕 组 的 通 电 顺 序 相 关 。 三 相 步 进 电 机 有 三 种 工 作 方 式 ： 单 三 拍 ， 通 电 顺 序 为 ABC ； 双 三 拍 ， 通 电 顺 序 为 ABBCCA ； 三 相 六 拍 ， 通 电 顺 序 为 AABBBCCCA ；442 步进 电 机控制系统 原理 微 机 控 制 技 术 改 变 通 电 顺 序 可 以 改 变 步 进 电 机 的 转 向 442 步进 电 机控制系统 原理3.步 进 电 机 通 电 模 型 的 建 立 ：（ 1） 用 微 型 机 输 出 接 口 的 每 一 位 控 制 一 相 绕 组 ，【 例 如 】 用 8255 控 制 三 相 步 进 电 机 时 ， 可 用 PC.O、 PC.1、 PC.2 分 别 接 至 步 进 电 机 的 A、 B、 C 三 相 绕 组 。（ 2） 根 据 所 选 定 的 步 进 电 机 及 控 制 方 式 ， 写 出 相 应 控 制 方 式 的 数 学 模 型 。 上 面 讲 的 三 种 控 制 方 式 的 数 学 模 型 分 别 为 ： 微 机 控 制 技 术 442 步进 电 机控制系统 原理 三 相 单 三 拍步 序 控 制 位 工 作 状 态 控 制 模 型 PC.7 PC.6 PC.5 PC.4 PC.3 PC.2C相 PC.1B相 PC.0A相 1 0 0 0 0 0 0 0 1 A 01H2 0 0 0 0 0 0 1 0 B 02H3 0 0 0 0 0 1 0 0 C 04H 微 机 控 制 技 术 三 相 双 三 拍用 P1口 的 P1.2 、 P1.1、 P1.0 对 应 C、 B、 A 相 进 行 控制 。 442 步进 电 机控制系统 原理 同 理 ， 可 以 得 出 双 三 拍 和 三 相 六 拍 的 控 制 模 型 ： 双 三 拍 03H， 06H， 05H 三 相 六 拍 01H， 03H， 02H， 06H， 04H， 05H 以 上 为 步 进 电 机 正 转 时 的 控 制 顺 序 及 数 学 模 型 ， 如 按 逆 序 进 行 控 制 ， 步 进 电 机 将 向 相 反 方 向 转 动 。 微 机 控 制 技 术 443 步进 电 机与 微型机的接口及程序设 计 4.步 进 电 机 与 微 型 机 的 接 口 电 路（ 1） 由 于 步 进 电 机 的 驱 动 电 流 较 大 ， 所 以 微 型 机 与 步 进 电 机 的 连 接 都 需 要 专 门 的 接 口 及 驱 动 电 路 。 接 口 电 路 可 以 是 锁 存 器 ， 也 可 以 是 可 编 程 接 口 芯 片 ，如 8255、 8155等 。 驱 动 器 可 用 大 功 率 复 合 管 ， 也 可 以 是 专 门 的 驱 动 器 。 光 电 隔 离 器 ， 一 是 抗 干 扰 ， 二 是 电 隔 离 ， 微 机 控 制 技 术 443 步进 电 机与 微型机的接口及程序设 计图 444 步 进 电 机 与 微 型 机 接 口 电 路 之 一 p133 微 机 控 制 技 术1001010 443 步进 电 机与 微型机的接口及程序设 计 总 之 ， 只 要 按 一 定 的 顺 序 改 变 P1.0 P1.2 三 位 通 电 的 状 况 ， 即 可 控 制 步 进 电 机 依 选 定 的 方 向 步 进 。 微 机 控 制 技 术 443 步进 电 机与 微型机的接口及程序设 计 由 于 步 进 电 机 运 行 时 功 率 较 大 ， 可 在 微 型 机 与 驱 动 器 之 间 增 加 一 级 光 电 隔 离 器 ， 以 防 强 功 率 的 干 扰 信 号 反 串 进 主 控 系 统 。 如 图 4-25 微 机 控 制 技 术 443 步进 电 机与 微型机的接口及程序设 计图 445 步 进 电 机 与 微 型 机 接 口 电 路 之 二 p133 微 机 控 制 技 术001 011 100 443 步进 电 机与 微型机的接口及程序设 计2.步 进 电 机 程 序 设 计(1)步 进 电 机 程 序 设 计 的 主 要 任 务 是 ： 判 断 旋 转 方 向 ； 按 顺 序 传 送 控 制 脉 冲 ； 判 断 所 要 求 的 控 制 步 数 是 否 传 送 完 毕 。（ 2） 程 序 框 图下 面 以 三 相 双 三 拍 为 例 说 明 这 类 程 序 的 设 计 . 微 机 控 制 技 术 图 4.46 三 相 双 三 拍 步 进 电 机 控 制 程 序 流 程 图 p134微 机 控 制 技 术 443 步进 电 机与 微型机的接口及程序设 计 ORG 0100HROUNT1： MOV A， #N ； 步 进 电 机 步 数A JNB 00H， LOOP2 ； 反 向 ， 转 LOOP2LOOP1： MOV P1， #03H ； 正 向 ， 输 出 第 一 拍 ACALL DELAY ； 延 时 DEC A ； A 0， 转 DONE JZ DONE MOV P1， 06H ； 输 出 第 二 拍 ACALL DELAY ； 延 时 DEC A ； A 0， 转 DONE JZ DONE MOV P1， 05H ； 输 出 第 三 拍 ACALL DELAY ； 延 时 DEC A ； A0， 转 LOOP1 JNZ LOOP1（ 3） 程 序 根 据 图 4-46可 写 出 如 下 步 进 电 机 控 制 程 序 微 机 控 制 技 术 443 步进 电 机与 微型机的接口及程序设 计 微 机 控 制 技 术 AJMP DONE ； A 0， 转 DONELOOP2： MOV P1， 03H ； 反 向 ， 输 出 第 一 拍 ACALL DELAY ； 延 时 DEC A； A 0， 转 DON JZ DONE MOV P1， 05H ； 输 出 第 二 拍 ACALL DELAY ； 延 时 DEC A JZ DONE ； MOV P1， 06H ； 输 出 第 三 拍 ACALL DELAY ； 延 时 DEC A ； A0， 转 LOOP2 JNZ LOOP2DONE： RET DELAY： 443 步进 电 机与 微型机的接口及程序设 计 对 于 节 拍 比 较 多 的 控 制 程 序 ， 通 常 采 用 循 环 程 序 进 行 设 计 。 微 机 控 制 技 术 443 步进 电 机与 微型机的接口及程序设 计（ 4） 循 环 程 序 作 法 ： 把 环 型 节 拍 的 控 制 模 型 按 顺 序 存 放 在 内 存 单 元 中 ， 逐 一 从 单 元 中 取 出 控 制 模 型 并 输 出 。 节 拍 越 多 ， 优 越 性 越 显 著 。 以 三 相 六 拍 为 例 进 行 设 计 ， 其 流 程 图 如 图 447所 示 。 微 机 控 制 技 术 图 447 三 相 六 拍 步 进 电 机 控 制 程 序 框 图 P137微 机 控 制 技 术 ROUTN2LOOP0 LOOP2LOOP1 443 步进 电 机与 微型机的接口及程序设 计ORG 8100HROUTN2： MOV R2， COUNT ； 步 进 电 机 的 步 数LOOP0： MOV R3， #00HMOV DPTR， #POINT ； 送 控 制 模 型 指 针JNB 00H， LOOP2 ； 反 转 ， 转 LOOP2LOOP1： MOV A， R3 ； 取 控 制 模 型MOVC A， A+DPTRJZ LOOP0 ； 控 制 模 型 为 00H， 转 LOOP0MOV P1， A ； 输 出 控 制 模 型ACALL DELAY ； 延 时 INC R3 ； 控 制 步 数 加 1DJNZ R2， LOOP1 ； 步 数 未 走 完 ， 继 续RET图 4-47所 示 三 相 六 拍 步 进 电 机 控 制 程 序 如 下 ： 微 机 控 制 技 术 443 步进 电 机与 微型机的接口及程序设 计 微 机 控 制 技 术 LOOP2： MOV A， R3 ； 求 反 向 控 制 模 型 的 偏 移 量 ADD A， #07H MOV R3， A AJAMP LOOP1DELAY： ； 延 时 程 序 POINT DB 01H,03H,02H,06H,04H,05H,00H ； 正 向 控 制 模 型 DB 01H,05H,04H.06H,02H,03H,00H ； 反 向 控 制 模 型COUNT EQU 30H, POINT EQU 0150H 444 步进 电 机步数 及速度的确定方法两 个 重 要 的 参 数 : 步 数 N 控 制 步 进 电 机 的 定 位 精 度 。 延 时 时 间 DELAY 控 制 其 步 进 的 速 率 。 微 机 控 制 技 术