第七章信号的执行

1、 使用直流电源的电机叫做使用直流电源的电机叫做直流电机直流电机。只要把直流。只要把直流电机的端子接到直流电源上就可以简单地使其运电机的端子接到直流电源上就可以简单地使其运转。转。 直流电机是一种具有优良控制特性的电机，在角直流电机是一种具有优良控制特性的电机，在角位移控制和速度控制的伺服系统中有着十分广泛位移控制和速度控制的伺服系统中有着十分广泛的应用。的应用。u直流电机的主要结构主磁极换向磁极电刷装置机座端盖定子转子电枢铁心电枢绕组换向器转轴轴承u直流电动机的工作原理 把电刷把电刷A、B接到直流接到直流电源上，电刷电源上，电刷A接正极，接正极，电刷电刷B接负极。此时电枢接负极。此时电枢线圈中

2、将电流流过。如右线圈中将电流流过。如右图。图。 直流电动机是将电能转直流电动机是将电能转变成机械能的旋转机械。变成机械能的旋转机械。 在磁场作用下，在磁场作用下，N极性极性下导体下导体ab受力方向从右向受力方向从右向左，左，S 极下导体极下导体cd受力方受力方向从左向右。该电磁力形向从左向右。该电磁力形成逆时针方向的电磁转矩。成逆时针方向的电磁转矩。当电磁转矩大于阻转矩时，当电磁转矩大于阻转矩时，电机转子逆时针方向旋转。电机转子逆时针方向旋转。e=vBLu直流电动机的工作原理 原原N N极性下导体极性下导体abab转转到到S S极下，受力方向从左向右，极下，受力方向从左向右，原原S S 极下导

3、体极下导体cdcd转到转到N N极下，极下，受力方向从右向左。该电磁受力方向从右向左。该电磁力形成逆时针方向的电磁转力形成逆时针方向的电磁转矩。线圈在该电磁力形成的矩。线圈在该电磁力形成的电磁转矩作用下继续逆时针电磁转矩作用下继续逆时针方向旋转。方向旋转。 当电枢旋转到右图所示当电枢旋转到右图所示位置时，位置时， 实际的直流电动机的电枢并非单一线圈，磁极也并非实际的直流电动机的电枢并非单一线圈，磁极也并非一对。一对。 起停控制v直流电机控制 u 用三极管控制u 用继电器控制 正反转控制正反转控制u 用三极管控制用三极管控制u用继电器控制用继电器控制 调速控制调速控制u 单向运行u PWM控制u

4、 双向运行l 线性控制方式调节平滑，但效率很低，多用于小电机的控制系统；线性控制方式调节平滑，但效率很低，多用于小电机的控制系统；l PWMPWM控制方式具有良好的经济性，但会导致噪声、振动以及电刷和换向控制方式具有良好的经济性，但会导致噪声、振动以及电刷和换向器损伤等问题出现；器损伤等问题出现；l PWMPWM控制方式已经成为现代电机控制技术的主流。控制方式已经成为现代电机控制技术的主流。T t1 t2 t OUo Us T0中断函数P1口输出控制字重置定时常数退出中断是否程序开始电机初始化T0初始化开T0中断和总中断键盘处理程序查寻键盘有键按下？程序流程图和功能程序代码读取键值运行方式设定

5、返回键盘处理程序单步运行设定速度设定正反转设定启停机设定运行位置设定1、步进电动机简介2、步进电动机的结构与工作原理3、步进电动机的分类4、步进电动机的环形分配器5、步进电动机的驱动6、步进电动机的控制7、步进电动机的应用实例 2 2、步进电动、步进电动机的结构机的结构与工作原与工作原理理结构特点：结构特点：步进电动步进电动机由机由定子定子和和转子转子两两大部分组大部分组成。成。 反应式步进电动机结构示意图反应式步进电动机结构示意图 永磁式步进电动机示意图永磁式步进电动机示意图 永磁式步进电动机环形线圈结构永磁式步进电动机环形线圈结构 混合式步进电动机结构示意图混合式步进电动机结构示意图 4

6、4、步进电动机的环形分配器、步进电动机的环形分配器 步进电动机是绕组按一定方式轮流通电工作的。为了实步进电动机是绕组按一定方式轮流通电工作的。为了实现这种轮流通电，需要将控制脉冲按规定的方式分配给步进现这种轮流通电，需要将控制脉冲按规定的方式分配给步进电动机，实现这种脉冲分配功能的是环形分配器。环形分配电动机，实现这种脉冲分配功能的是环形分配器。环形分配器的输出信号还需进行功率放大才能驱动步进电动机。器的输出信号还需进行功率放大才能驱动步进电动机。 环形分配表环形分配表 接通某相绕组时，高压开关接通某相绕组时，高压开关T T2 2和和低压开关低压开关T T1 1同时接通。此时，二同时接通。此时

7、，二极管极管D D1 1和和D D2 2均处于反偏截止状态，均处于反偏截止状态，V VH H和和V VL L串联后向绕组串联后向绕组L L供电，使供电，使绕组电流迅速上升；绕组电流迅速上升； 经过很短时间，高压开关经过很短时间，高压开关T T2 2关断，关断，于是只有低压电源于是只有低压电源V VL L经二极管经二极管D D2 2和低压开关和低压开关T T1 1向绕组供电，维持向绕组供电，维持绕组流过额定电流；绕组流过额定电流； 当需要断开绕组电流时，同时关当需要断开绕组电流时，同时关断高、低压开关断高、低压开关T T1 1和和T T2 2，绕组电，绕组电流经二极管流经二极管D D1 1和和D

8、 D2 2和高压电源和高压电源V VH H流通，并迅速衰减至零。流通，并迅速衰减至零。恒流驱动电路：u当当vi输入通电信号时，三极管输入通电信号时，三极管T1、T2、T3均导通，高压电源均导通，高压电源VH通过通过T2、T3使绕组使绕组L中的电流迅速上升；中的电流迅速上升；u当绕组电流超过额定电流时，采样电阻当绕组电流超过额定电流时，采样电阻R4两端产生高于参考两端产生高于参考电压电压VR的电平信号，使电压比较器的电平信号，使电压比较器C的输出由高电平跳变为的输出由高电平跳变为低电平，并使低电平，并使T1、T2关断；关断；u当电流降到额定值以下时，当电流降到额定值以下时，T1，T2再次导通，电

9、源再次导通，电源VH又使绕又使绕组电流上升。上述过程不断重复，绕组中的电流便保持在额组电流上升。上述过程不断重复，绕组中的电流便保持在额定值上下，呈类似锯齿形波动；定值上下，呈类似锯齿形波动；u当当vi0时，时，T1、T2、T3均截止，绕组中的电流通过均截止，绕组中的电流通过D2、R5、D3和和VH迅速泄放，故电流泄放的时间较短；迅速泄放，故电流泄放的时间较短；u恒流驱动电路有较高的工作频率和电源效率，但由于电流波恒流驱动电路有较高的工作频率和电源效率，但由于电流波形顶部呈锯齿形波动，所以会产生较大的电磁噪声。形顶部呈锯齿形波动，所以会产生较大的电磁噪声。 l在升、降频过程中，考虑步进电机惯性，要求每改变一在升、降频过程中，考虑步进电机惯性，要求每改变一次频率，需持续运行一定步数，称频率阶梯步长。次频率，需持续运行一定步数，称频率阶梯步长。四相