计算机控制系统 计算机控制系统 3.5电动执行器-步进电机.ppt

任务3.5 电动执行器-步进电机 步进电机是将电脉冲信号转换为相应的角位移或直线位移的机电执行元件。 常用作数字控制系统的伺服元件。 （1）输入脉冲数与角位移或直线位移量有严格的正比关系，步距误差不会积累； （2）稳定运行时的转速或线速度与控制脉冲的频率有严格的正比关系； （3）控制性能好，可以在很宽的范围内通过改变脉冲的频率来平滑调节转速，并且能够快速启动、转动和反转； （4）有些型式的步进电机在停止供电的状态下还有定位转矩，有些型式子在停机后某些相绕组仍保持通电状态，具有自锁能力，不需要机械制动装置。 1.步进电机的特点 S A A A B B B B Aligned Unaligned 2.步进电机的结构原理图 相数：产生不同对极N、S磁场的激磁i线圈对数。常用m表示。 拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数。 步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移用?表示。 ? =360度/（转子齿数*运行拍数）。 定位转矩：电机在不通电状态下，电机转子自身的锁定力矩（由磁场齿形的谐波以及机械误差造成的）。 静转矩：电机在额定静态电作用下，电机不作旋转运动时，电机转轴的锁定力矩。 3.步进电动机的术语 Waveform period is 4 steps (Full Stepping) Waveform period is 4 steps (Full Stepping) Waveform period is 8 steps (Half-stepping) One Phase Two Phase One-Two Phase 4.步进电机的励磁模式 5.步进电机旋转方向控制 （1）三相单三拍方式 正向旋转，通电顺序为： A→B→C→A 反向旋转，通电顺序为 ： A→C→B→A （2）三相双三拍方式 正向旋转，通电顺序为： AB→BC→CA→AB 反向旋转，通电顺序为： AB→CA→BC→AB （3）三相六拍方式 正向旋转，通电顺序为： A→AB→B→BC→C→CA→A 反向旋转，通电顺序为： A→CA→C→BC→B→AB→A 步进电机与单片机接口电路 6.步进电机控制系统方法 （1）用单片机的一位输出口控制步进电机的一相绕组，例如，可以用P1.0、P1.1、P1.2分别控制A相、B相和C相绕组。 （2）根据步进电机的类型和控制方式找出相应的控制模型。 （3）按照控制方式规定的顺序向步进电机发送脉冲序列，即可控制步进电机的旋转方向。 习 题 1、交流伺服电机有几种控制方式，并简述其含义。 2、步进电机三相双拍制与三相单三拍制通电方式的步距角都是60度，请绘出这两种控制方法的通电方式。 每次进步一点！ 拍数举例：四相电机有四相四拍运行方式：AB-BC-CD-DA-AB；四相八拍运行方式：A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。 步距角距离：以常规二、四相，转子齿为50，四拍运行时步距角360/（50*4）为1.8度，八拍运行时步距角为360/（50*8）=0.9度。 * * 该图是步进电动机与单片机的I/O口连接，当然也可以通过8255、8155等可编程接口芯片与单片机连接。为了抗干扰，或为了避免功放电路的高电平信号进入电机，在驱动器和单片机之间加了一级光电隔离器。 * 拍数举例：四相电机有四相四拍运行方式：AB-BC-CD-DA-AB；四相八拍运行方式：A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。 步距角距离：以常规二、四相，转子齿为50，四拍运行时步距角360/（50*4）为1.8度，八拍运行时步距角为360/（50*8）=0.9度。 * * 该图是步进电动机与单片机的I/O口连接，当然也可以通过8255、8155等可编程接口芯片与单片机连接。为了抗干扰，或为了避免功放电路的高电平信号进入电机，在驱动器和单片机之间加了一级光电隔离器。 *