ch13步进电机控制系统.ppt

13 步进电动机 13.1 步进电动机 13.1 步进电动机 3.恒流斩波型驱动电路 输入信号为低电平时，V截止，电机绕组中无电流通过。输入信号为高电平时，V导通，绕组中电流迅速上升；上升到预定值时，R反馈通过斩波电路使V截止，绕组中电流迅速下降；下降到预定值以下，R反馈通过斩波电路使V导通，绕组电流又上升。反复进行，形成一个在预定值上下波动的电流波形，近似恒流。功耗小，效率高，运行特性好。 4.调频调压驱动电路 由于在低频时，节拍脉冲比较宽，有足够的绕组电流上升时间，只需较小的限流电阻和较低的电源电压，即可达到额定电流；在高频时，节拍脉冲变窄，在限流电阻不变的情况下，需要较高的电源电压，使绕组电流迅速上升，以提高高频时步进电机的负载能力。通常，把输入脉冲的频率分为几个频段，每段工作电压不同，高频段采用较高的电压，低频段采用较低的电压。 5.细分控制驱动电路 在实际应用中，为了进一步提高进给运动的分辨率，在不改变步进电机结构的前提下，要求对步距角进一步细分。为了达到这一目的，可将绕组电流以阶梯波的方式输入，这时，电流分成多少个阶梯，则转子就以同样的步数转过一个步距角。这样将一个步距角细分成若干步的驱动方法称为细分驱动电路。 二、步进电动机的脉冲分配器 步进电动机的脉冲分配器可由硬件或软件方法来实现。 硬件环形分配器：由计数器等数字电路组成的。有较好的响应速度，且具有直观、维护方便等优点。 软件环分：由计算机接口电路和相应的软件组成的。受到微型计算机运算速度的限制，有时难以满足高速实时控制的要求。 A相 B相 C相 1.硬件环形分配器 序号 控制信号状态 输出状态 导电绕组 CAJ CBJ CCJ QA QB QC 0 1 1 0 1 0 0 A 1 0 1 0 1 1 0 AB 2 0 1 1 0 1 0 B 3 0 0 1 0 1 1 BC 4 1 0 1 0 0 1 C 5 1 0 0 1 0 1 CA 6 1 1 0 1 0 0 A 上述是集成触发器型环分，还有专用IC或通用可编程逻辑器件组成的环分，以及用EPROM设计的环分。 2．软件环形分配 软件环分的方法是利用计算机程序来设定硬件接口的位状态，从而产生一定的脉冲分配输出。 1) 输出接口 8031单片机本身包含4个8位I/O端口，分别为P0、P1、P2、P3。 输出接口是将计算机的输出端与步进电动机的每相绕组一一对应起来。 若要实现三相步进电动机的脉冲分配，需要三根输出口线，本例中选P1口的P1.0、P1.1、P1.2位作为脉冲分配的输出。 2) 输出模型 如果三相步进电动机按单、双拍通电方式工作，即: 正转：A-AB-B-BC-C-CA 反转：A-AC-C-CB-B-BC  根据8031单片机的基本原理，对P1.0、 P1.1、 P1.2位编程使其按表规定改变输出状态就实现了三相六拍分配任务。 P1.7 通电相 X X X X X 0 0 1 A X X X X X 0 1 1 AB X X X X X 0 1 0 B X X X X X 1 1 0 BC X X X X X 1 0 0 C X X X X X 1 0 1 CA P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 P1.6 P1输送的内容依次为： 01H A 03H AB 02H B 06H BC 04H C 05H CA 正 转 反 转 输出模型 3) 控制程序 按正转和反转的要求将输出模型向P1口发送，并控制步进电动机的速度。 设输出模型存放在存储器中，首地址为2000H，地址指针为DPR,初始值为2000H。 初始化 正转 （DPR）→P1 调用延时子程序 (DPR)=05H DPR-5→DPR PR+1→DPR （DPR）→P1 调用延时子程序 (DPR)=01H PR+5→DPR DPR-1→DPR N N N Y Y Y 三、步进电动机的功率放大电路 步进电动机的功率驱动电路实际上是一种脉冲放大电路，使脉冲具有一定的功率驱动能力。 由于功率放大器的输出直接驱动电动机绕组，因此，功率放大电路的性能对步进电动机的运行性能影响很大。 1.单电压驱动电路 L－是电动机绕组 VT－开关晶体管 电阻R两端并联电容C，使电流上升更