第4章机电一体化中得司服传动技术.ppt

4.1.3电力电子技术简介 在机电一体化设备中，必须通过功率放大器实现对司服电动机的驱动，实现对电能的变换和控制。该相技术称为变流技术。其包括电压、电流、频率、波形和相数的变换。 功率放大器通常由开关器件、电感、电容及保护电路组成。 1.功率放大器分类(按功能) AC/DC –交流电变换为固定或可调的直流电(整流器) DC/AC-固定直流电变换为固定或可调交流电(逆变器) AC/AC-固定交流电变换为可调交流电(变频器) DC/DC-固定直流电变换为可调直流电(斩波器) 2.电力电子器件类型 SCR –晶闸管 (可控硅) GTR– 功率晶体管 IGBT-- N 沟道MOSFET绝缘栅双极晶体管 (2)PWM 控制电路 PWM 控制电路包括三部分: 脉冲调制器 定时/计数器软件中断实现或锯齿波脉宽调制器 2）逻辑延时电路 T1,T3关断后延迟一段时间,T2,T4才能导通,防止 +、-电源直通短路 3）晶体管基极驱动电路（将控制电路的输出信号放大，使之有足够的功率驱动大的GTR开关器件） L298N芯片接收标准TTL逻辑电平信号，符合单片机控制的两轮电动小车和行走机器人的驱动要求。它可驱动46V，2A以下的电机，满足小车马达的驱动要求。可参看上面的介绍设计电机驱动原理图 2、3脚和13、14脚之间分别接2个电动机。5、7、10、12脚接输入控制电平，控制电机的正反转。由ENA（6脚），ENB（11脚）接高低电平控制电机的起、停。若其5、7、10、12脚可分别接单片机的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3。 步进电动机得特点： 结构：定子（嵌入多相绕组，建立脉动磁场） 转子（带磁的铁心） 按励磁方式的不同分： 反应式步进电动机（转子铁磁材料） 永磁式步进电动机（转子永久磁钢） 混合式步进电动机（二者均有） 按励磁绕组分布不同分：经向分相式 轴向分相式 脉冲信号 Cp 方向信号 X 复位信号 (按P82 图4-39连接实现三相六拍控制） 2、软件环形分配器 1）按通电顺序: A –AB--B –BC--C—CA--A 2）硬件连接：8255的 PB.2 PB.1 PB.0 连接对应三相绕组 C B A 3）通电状态码 001—011—010– 110 –100--101 –001 01H --03H—02H—06H—04H—05H –01H 4） 编写程序 循环由8255的PB口输出:6个通电状态码,则步进电机连续正向旋转.反之若输出: 01H --05H—04H—06H—02H—03H – 则反转 步进电机的控制电路组成 单片机—I/O----环形分配器—光电隔离器----功率放大器---步进电机 1、光电隔离器 （或继电器） 光电隔离器结构：(光电耦合器) 由发光二极管和收光元件都封装在一个外壳内, 一般有金属封装和塑料封装两种。其原理是发光二极管有电流流过就发光，光敏三极管受光照就导通。耦合器常见的组合形式如图所示。 例1、L297N是四相硬件脉冲分配器芯片， 与L298N连接可用来控制两相混合式和四相反应式步进电机运行，符合数控工作台的驱动要求。驱动46V，2A以下的步进电机。 5.2.3 单片机控制系统功率驱动接口设计 （机床控制 电机与限位等） 光电隔离器 环形分配器 功率放大器 中断与定时/计数器 作业 步进电机的A、B、C使用89C51的P1.4-P1.5-P1.6采用软件环形分配器控制。画出控制电路图（89C51—光电隔离—单电压功放-电机绕组）；写出通电状态码；编写出驱动电机正向旋转的程序语句。 两相混合式步进电机的驱动电路 送控制字到--》（70H）单元 例2、驱动步进电机软件程序设计 X走 X+ Y走 Y+ 0 0 0 0 定义 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 70H 89C51的P1口控制X、Y电机连接 XA XB XC YA YB YC 相别 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P1口 通电状态码装入内存地址分配 1EH 16H 1FH 18H 19H 1AH 1BH 1CH 1DH Y电机 10H 11H 12H 13H 14H 15H 17H X电机 =1时 X电机：MOV 10H,#00H MOV 11H,#01H MOV 12H,#03H MOV