步进电机控制系统原理ppt课件

。1.步进电机的工作原理。图1步进电机示意图。步进电机有以下特点：转向步进脉冲电机，不转向步进脉冲电机。步进脉冲频率高，步进电机旋转快；当步进脉冲频率较低时，步进电机转动缓慢。改变各相的通电方式(称为脉冲分布)可以改变步进电机的运行方式；改变通电顺序可以控制步进电机的正反转。步进电机控制系统原理图2步进电机控制系统的组成步进电机控制系统原理1)步进控制器包括缓冲寄存器、环形分配器、控制逻辑、正向和反向转向控制门等。动作：将输入脉冲转换成环形脉冲，控制步进电机的转向。2)功率放大器放大环形脉冲，驱动步进电机旋转。步进电机与MCS-51单片机的接口，步进电机与单片机的连接一般有两种形式：一是脉冲分配功能由硬件完成；第二，脉冲分配功能由软件完成；第二，步进电机控制系统的原理，图3，微机控制步进电机的原理；首先，脉冲分配功能由硬件完成；在这种形式下，脉冲分配器(CH250)和驱动电路由硬件完成。单片机只提供步进脉冲、正向和反向控制信号。步进脉冲的产生和停止以及步进脉冲的频率和数量可以由软件控制。由脉冲分配器中的门电路和双稳态触发器组成的逻辑电路。它根据指令按照一定的逻辑关系向脉冲放大器施加脉冲信号，使步进电机按照一定的工作模式工作。以下重点介绍CH250环形脉冲分配器。CH250环形脉冲分配器是三相步进电机的理想脉冲分配器。三相双三拍和三相六拍的不同工作模式可以通过其控制端子的不同连接形成，如图7和图8所示。图7CH250三相双三拍接线方式、图8CH250三相六拍接线方式、CH250环形脉冲分配器的功能关系见表1。讨论：单片机输出步进脉冲后，脉冲分配电路按预定顺序控制各相的通断。一般来说，一旦确定了硬件，就不容易改变。该方案硬件设备成本高，应用有限。如何使用软件产生步进脉冲？所谓的软件生成是使用软件来控制P3.0的顺序和长度为1或0。如果先令p3.0=1，延迟一段时间，然后p3.0=0，延迟一段时间，然后p3.0=1，则该周期可以构成脉冲序列。延迟时间的长度决定了脉冲序列的周期，而脉冲序列的周期又与步进电机的步进力矩有关。微机取代步进控制器，将并行二进制码转换成串行脉冲序列，实现方向控制。只要负载在步进电机的允许范围内，每个脉冲都会以固定的步进角度旋转电机。根据步距角的大小和实际步距数，只要知道初始位置，就可以知道步进电机的最终位置。特点：脉冲分配由软件完成，不仅简化了电路，降低了成本，而且可以根据应用系统的需要灵活改变步进电机的控制方案。步进电机控制系统的原理主要解决以下问题：(1)用软件方法实现脉冲序列；(2)步进电机的方向控制；(3)步进电机控制程序的设计。步进电机控制系统原理。脉冲序列的产生，图4脉冲序列，2。步进电机控制系统原理，脉冲幅度由数字元件电平决定。TTL 0 5V互补金属氧化物半导体0 10V开关时间可通过延时控制。要求：确保步进到位。方向控制步进电机的旋转方向与内部绕组的通电顺序有关。三相步进电机有三种工作模式：单三拍，通电顺序为ABC双三拍，开机序列是abbcca；三相六拍，通电序列是aabbbccca；步进电机控制系统原理，步进电机控制系统原理，步进电机控制系统原理，步进电机控制系统原理，步进电机控制系统原理，步进电机控制系统原理，步进电机控制系统原理，步进电机控制系统原理，步进电机控制系统原理，步进电机控制系统原理，步进电机控制系统原理，步进电机控制系统原理，步进电机控制系统原理，步进电机控制系统原理， 步进电机控制系统原理，步进电机控制系统原理，步进电机控制系统原理，步进电机控制系统原理，步进电机控制系统原理。 上述三种控制方式的数学模型分别为：2、步进电机控制系统原理，三相单三拍、2、步进电机控制系统原理，三相双三拍、和均由P1 P1 P1 P1 P1.2、P1.1和P1.0对应的C、B、A相控制。同样，可以得到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及以上是步进电机正转时的控制顺序和数学模型。如果步进电机被反向控制，步进电机将反向旋转。步进电机与微机的接口及程序设计。步进电机与微机之间的接口电路(1)由于步进电机驱动电流大，微机与步进电机之间的连接需要特殊的接口和驱动电路。接口电路可以是锁存器或可编程接口芯片，例如8255、8155等。驱动器可以是大功率复合管或特殊驱动器。光电隔离器，一个是抗干扰，另一个是电气隔离。步进电机与微机的接口及程序设计。图5是步进电机和微机的接口电路之一。步进电机与微机的接口和程序设计为1、0、0、0、1、0、0、0、3。简而言之，只要以一定的顺序改变P1.0P1.2的通电条件，就可以控制步进电机向选定的方向步进。步进电机与微机之间的接口和程序设计，由于步进电机在运行过程中功率很大，可以在微机和驱动器之间增加一个光电隔离器，防止强功率干扰信号反向连接到主控系统。如图所示。为什么步进电机功率驱动电路采用光电隔离？步进电机功率驱动电路工作在大脉冲电流状态，单片机和步进电机采用光电耦合器隔离，避免了单片机和步进电机功率回路的共地干扰。此外，在驱动电路发生故障的情况下，可以防止单片机和步进电机电源回路。也不允许功率放大器中的高电压串入单片机并损坏它。步进电机与微机的接口及程序设计，图6步进电机与微机的接口电路，0，0，1，0，1，0，0，0，3，步进电机与微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；顺序发送控制脉冲；判断是否已经传输了所需数量的控制步骤。(2)以下程序框图以三相双三拍步进电机为例说明了这种程序的设计。图7三相双三拍步进电机控制程序流程图。3.步进电机与微机的接口及程序设计，ORG 0100 HROUNT 1: MOVA，# N；步进电机步进数AJNB00H，回路2；反向，转动LOOP2LOOP 1:MOVSP 1，# 03h。向前，输出第一拍一个呼叫延迟；延迟DECA；A=0，转移至DONEJZDONEMOVP1。输出第二拍呼叫延迟；延迟DECA；A=0，转移至DONEJZDONEMOVP1。输出第三拍呼叫延迟；延迟DECA；华氏步进电机与微机的接口及程序设计(4)循环编程法：将环拍的控制模型按顺序存储在存储单元中，控制模型从单元中逐个取出并输出。节拍越多，优势越明显。以三相六拍为例进行设计，其流程如图8所示。图8三相六拍步进电机控制程序框图，routn2，loop0，loop2，loop1，and 3，步进电机与微机接口及程序设计，ORG8100HROUTN2:MOVR2，COUNT；步进电机活套0的步数：MOVR3，# 00HMOVDPTR，#点；发送控制模型指针JNB00H，LOOP2；反向，转向回路2回路1:MOVA，R3；以控制模型MOVCA为例。 adptrjzloop0控制模式为00H，转动LOOP0MOVP1，a；输出控制模型ACALLDELAY；延迟增量3；控制步骤加1DJNZR2，循环1；在步骤数完成之前，RET继续。图8所示的三相六拍步进电机的控制程序如下：3.步进电机与微机的接口及程序设计，回路2: mova，R3；查找偏移量ADDA，# 07hmover3，aajamplo