第8节电机控制接口技术.ppt

第8章　电机控制接口技术 直流电机控制 正、反转控制电路 正、反转控制电路 用单片机输出PWM脉冲 实践与思考 步进电机控制 步进电机的控制原理 步进电机的控制原理 步进电机的控制原理 步进电机的控制原理 步进电机与单片机的接口 步进电机与单片机的接口电路 步进电机的控制子程序 步进电机的控制子程序 应用ULN2003的步进电机控制电路 ULN2003与二相六线制步进电机 ULN2003与二相六线制步进电机 应用ULN2003的步进电机控制电路 应用ULN2003的步进电机控制电路 实践与思考 实践与思考 * 直流电机控制 步进电机控制 直流电机是一种常用的机电转换器件，常在自动控制系统中用做执行元件。在直流电机控制中，主要涉及的控制有正、反转控制与速度控制。正、反转控制是改变直流工作电压极性来实现的，而速度控制可使用PWM方式进行控制，即在单位周期时间内，调整通、断电时间来实现。使用单片机产生PWM脉冲可简化硬件电路、节约成本。 正、反转控制电路 用单片机输出PWM脉冲 思考与实践 如图所示为直流电机正反转控制、功率驱动原理图。 直流电机驱动原理图 （1）若ZDJ_A为高电平，ZDJ_B为低电平时，电机正转。因为，此时Q12、Q13导通，进而Q9导通、Q18截止；而Q19、Q21截止，进而Q10截止、Q20导通，电机两端的电压为左正、右负，电机正转。 （2）若ZDJ_A为低电平、ZDJ_B为高电平时，电机反转。因为此时Q12、Q13截止，进而Q9截止、Q18导通；而Q19、Q21导通，进而Q10导通、Q20截止，电机两端的电压为左负、右正，电机反转。 （3）若ZDJ_A、ZDJ_B同时为高电平或为低电平时，电机不转。 1. 程序功能 P1.0输出周期为1/250Hz=4000?s、占空比可变的PWM脉冲，P1.1接按键KEY1用于增加占空比，P1.2接按键KEY2用于减小占空比。 2. 程序说明 设机器振荡频率为12MHz，则机器周期为1?s，用定时器T0产生200?s定时时间作为定时脉冲，一个PWM周期为20个定时脉冲，通过控制高电平与低电平的脉冲数即可改变PWM输出的占空比。 （1）程序入口地址。 MAIN：主程序入口地址 INTT0：定时器T0中断服务子程序入口地址 DELAY10：键盘去抖动延时程序 （2）变量说明。 PWMH：高电平脉冲个数存储变量 PWM：PWM周期脉冲个数存储变量 COUNTER：定时脉冲计数器存储变量 （3）程序清单。 1. 上机实践 按上节程序功能在DP-51PRO单片机实验仪或其他单片机实验装置完成硬件电路连接以及软件的调试。 2. 设计一直流控制电路 （1）功能要求。 具有正、反转控制，有LED指示。 PWM周期可调：1～20ms，调节间隔为1ms，超限有报警声。 占空比可调：1/100～99/100，调节间隔为1/100，超限有报警声。 （2）实践要求。 按要求完成设计，撰写工程设计报告。 在DP-51PRO单片机实验仪或其他单片机实验装置上实践。 步进电机的控制原理 步进电机与单片机的接口 应用ULN2003的步进电机控制电路 实践与思考 步进电机是一种可将电脉冲信号转变成角位移或线位移的电磁机械装置，可以对其旋转角度和旋转速度进行高精度的控制，是工业过程控制和仪表中常用的执行部件之一。步进电机可以直接接收数字信号，不必进行数模转换，具有快速启停、精确步进和定位，步进的角距或电机的转速只受输入脉冲个数或脉冲频率控制，与电压的波动、负载变化、环境温度和振动等因素无关。 1. 步进电机的工作原理 三相步进电机结构示意图如图所示。 当某一相绕组通电时，与之对应的两个磁极形成N极和S极，产生磁场与转子形成磁路。当通电的一相对应的定子和转子的齿未对齐时，则在磁场的作用下，转子将转动一定的角度，使转子和定子的齿相互对齐。同时该相的定子和转子的齿对齐后，相邻两相的齿又变成没有对齐，这时再对错磁相进行通电，又会转动一定的角度。依次对各相通电，就会使步进电机连续转动。可见错齿是使步进电机旋转的原理。 错齿现象 错齿现象 电机的定子上有6个等间距的磁极A、C′、B、A′、C、B′，相对两个磁极形成一相（A－A′、B－B′、C－C′），相邻的两个磁极之间夹角为60°，每个磁极上有5个分布均匀的矩形小齿。电机的转子上共有40个矩形小齿均匀地分布在圆周上，相邻两个小齿之间的夹角为9°。由于相邻的定子磁极之间的夹角为60°，而定子和转子的齿宽和齿距都相同，所以定子磁极所对应的转子上的小齿数为个，这样一来，定子和转子就存在错齿现象。 2. 步进电机的控制原理 三相三拍控制方式 若A相通电，B、C相不通电，在磁场的作用下使转子的齿和A相的