反应式步进电动机驱动器设计.docVIP

目录

TOC\o1-3\h\z\u1前言 1

2实验 2

2.1步进电机驱动系统简介 2

2.2反应式步进电机 3

步进电机术语解释 3

2.2.2步进电机原理过程 4

2.3步进电机驱动器控制系统 7

2.4四相步进电机驱动器 9

2.4.1驱动电路 9

脉冲电路与驱动程序 13

电源电路 19

2.5步进电机的调控 21

步进电机起动及加/减速控制 21

停转 23

2.6整体效果图示 23

3总结 255

谢辞 26

参考文献 27

外文资料 28

1前言

步进电机最早是在1920年由英国人所开发。1950年后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上，这对于数字化的控制变得更为容易。以后经过不断改良，使得今日步进电机已广泛运用在需要高定位精度、高分解性能、高响应性、信赖性等灵活控制性高的机械系统中。在生产过程中要求自动化、省人力、效率高的机器中，我们很容易发现步进电机的踪迹，尤其以重视速度、位置控制、需要精确操作各项指令动作的灵活控制性场合步进电机用得最多。步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一,广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用！在当今电子信息行业日趋发展的时代，数字化技术在引领新时代科技发展的浪潮中体现着越来越重要的作用，然而步进电机又是数字化技术中非常重要的一种机器。为了更加了解它的工作原理，本次课设我们就设计了步进电机的一个重要部分——步进电机驱动器。它是控制步进电机工作的部分。

在本次课程设计中，将主要设计一个供四相步进电机驱动的驱动器。它要实现以下功能：1.设计一个方波发生器给整个系统充当时钟，使当每发出一个时钟脉冲，步进电机就转过一定的角度；2．设计一个步进电机的驱动信号发生器，可以实现电机正转/反转控制和转速控制，通过控制输入脉冲的数量、频率及电动机绕组通电的相序，从而获得所需的转角、转速及转动方向；3．要求驱动器有足够的输出电流以驱动小功率4相步进电机；4.要求可以实现步进电机的单相或双相激励。

步进电机驱动器主要由方波产生电路、脉冲环形分配电路和功率放大电路三大电路组成。方波产生电路主要由555定时器组成，其频率可通过调节滑动变阻器阻值来改变，从而改变电机的转速。脉冲环形分配电路则由移位寄存器构成，通过改变移位寄存器的移动方向来控制电机的转动方向；功率放大电路则是采用二极管，稳压管和电感组成的电路，其目的是为了放大功率，为四相电机提供足够的电流。

总之，步进电机驱动器通过这三大主要电路实现其控制电机的功能，很方便的改变电机的转动速度和方向，从而使电机更好的使与其相连的仪器更好的，更有效的工作。

2实验

2.1步进电机驱动系统简介

随着数字化技术发展，数字控制技术得到了广泛而深入的应用。步进电机是一种将数字信号直接转换成角位移或线位移的控制驱动元件,具有快速起动和停止的特点。因为步进电动机组成的控制系统结构简单，价格低廉，性能上能满足工业控制的基本要求，所以广泛地应用于手工业自动控制、数控机床、组合机床、机器人、计算机外围设备、照相机,投影仪、数码摄像机、大型望远镜、卫星天线定位系统、医疗器件以及各种可控机械工具等等。

步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器

虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能像普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。

步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一,广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。

步进电机驱动系统的性能，除与电机本身的性能有关外，也在很大程度上取决于驱动器的优劣。典型的步进电机驱动系统是由步进电机控制器、步进电机驱动器和步进电机本体三部分组成。步进电机控制器发出步进脉冲和方向信号，每发一个脉冲，步进电机驱动器驱动步进电机转子旋转一个步距角，即步进一步。步进电机转速的高低、升速或降速、启动或停止都完全取决于脉冲的有无或频率的高低。控制器的方向信号决定步进电机的顺时针或逆时针旋转。通常，步进电机驱动器由逻辑控制电路、功率驱动电路、保护电路和电源组成。步进电机驱动器一旦接收到来自控制器的方向信号和步进脉冲，控制电路就按预先设定的电机通电方式产生步进电机各相励磁绕组导通或截止