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4．4．1 步进电机工作原理 4．4．1 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。 4．4．2 步进电机控制系统原理 4．4．2 步进电机控制系统原理 （1）步进控制器 ① 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。 ② 作用: 把输入脉冲转换成环型脉冲，以控制步进电机的转向。 ③ 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。 4．4．2 步进电机控制系统原理 4．4．2 步进电机控制系统原理 图4—42 与 图4—41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。 4．4．2 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。 4．4．2 步进电机控制系统原理 1．脉冲序列的生成 4．4．2 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。 4．4．2 步进电机控制系统原理 4．4．2 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： 4．4．2 步进电机控制系统原理 ★ 三相单三拍 4．4．2 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。 4．4．3 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， 4．4．3 步进电机与微型机的接口及程序设计 4．4．3 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。 4．4．3 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 4．4．3 步进电机与微型机的接口及程序设计 4．4．3 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. 4．4．3 步进电机与微型机的接口及程序设计