步进电机工作原理及实现学习教案.pptx

《步进电机工作原理及实现学习教案.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《步进电机工作原理及实现学习教案.pptx（29页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、会计学1步进电机工作原理及实现步进电机工作原理及实现第一页，编辑于星期日：十六点 三十分。441 步进电机工作原理步进电机工作原理1.1.步进电机步进电机步进电机步进电机（1 1）是一个数字角度转换器，）是一个数字角度转换器，）是一个数字角度转换器，）是一个数字角度转换器，也是一个串行的数模转换器。也是一个串行的数模转换器。也是一个串行的数模转换器。也是一个串行的数模转换器。（2 2）是过程控制及仪表中的主要控制元件。）是过程控制及仪表中的主要控制元件。）是过程控制及仪表中的主要控制元件。）是过程控制及仪表中的主要控制元件。（3 3）广泛用于定位系统）广泛用于定位系统）广泛用于定位系统）广泛用

2、于定位系统2.2.概念：概念：概念：概念：（1 1）步进电机旋转的根本原因：错齿。）步进电机旋转的根本原因：错齿。）步进电机旋转的根本原因：错齿。）步进电机旋转的根本原因：错齿。（2 2）术语：齿距角）术语：齿距角）术语：齿距角）术语：齿距角 步距角步距角步距角步距角（3 3）通电一周，转子转过一个齿距角，通电一周，转子转过一个齿距角，通电一周，转子转过一个齿距角，通电一周，转子转过一个齿距角，N N 为几，一个齿距角分几步走完。为几，一个齿距角分几步走完。为几，一个齿距角分几步走完。为几，一个齿距角分几步走完。微机控制技术第1页/共29页第二页，编辑于星期日：十六点 三十分。442 步进电机

3、控制系统原理微机控制技术图441步进电机控制系统的组成 p129第2页/共29页第三页，编辑于星期日：十六点 三十分。442 步进电机控制系统原理（1 1）步进控制器步进控制器步进控制器步进控制器 包括：缓冲寄存器、环形分配器、控制逻辑及包括：缓冲寄存器、环形分配器、控制逻辑及包括：缓冲寄存器、环形分配器、控制逻辑及包括：缓冲寄存器、环形分配器、控制逻辑及 正、反转向控制门等。正、反转向控制门等。正、反转向控制门等。正、反转向控制门等。作用作用作用作用:把输入脉冲转换成环型脉冲，以控制步进电机的转向。把输入脉冲转换成环型脉冲，以控制步进电机的转向。把输入脉冲转换成环型脉冲，以控制步进电机的转向

4、。把输入脉冲转换成环型脉冲，以控制步进电机的转向。采用计算机控制系统，由软件代替步进控制器。采用计算机控制系统，由软件代替步进控制器。采用计算机控制系统，由软件代替步进控制器。采用计算机控制系统，由软件代替步进控制器。优点：线路简化，降低成本降低，可靠性提高。优点：线路简化，降低成本降低，可靠性提高。优点：线路简化，降低成本降低，可靠性提高。优点：线路简化，降低成本降低，可靠性提高。灵活改变步进电机的控制方案，使用起来很方便。灵活改变步进电机的控制方案，使用起来很方便。灵活改变步进电机的控制方案，使用起来很方便。灵活改变步进电机的控制方案，使用起来很方便。（2 2）功率放大器）功率放大器）功率

5、放大器）功率放大器 把环型脉冲放大，以驱动步进电机转动。把环型脉冲放大，以驱动步进电机转动。把环型脉冲放大，以驱动步进电机转动。把环型脉冲放大，以驱动步进电机转动。微机控制技术第3页/共29页第四页，编辑于星期日：十六点 三十分。442 步进电机控制系统原理图442 用微型机控制步进电机原理系统图 p130微机控制技术第4页/共29页第五页，编辑于星期日：十六点 三十分。442 步进电机控制系统原理 图442 与 图441相比：n n用微型机代替了步进控制器把并用微型机代替了步进控制器把并行二进制码转换成行二进制码转换成 串行脉冲序列，并实现方向控制。串行脉冲序列，并实现方向控制。n n只要负

6、载是在步进电机允许的范只要负载是在步进电机允许的范围之内，围之内，每个脉冲将使电机转动一个固定每个脉冲将使电机转动一个固定的步距角度。的步距角度。n n根据步距角的大小及实际走的步根据步距角的大小及实际走的步数，只要知道初始数，只要知道初始 位置，便可知道步进电机的最终位置，便可知道步进电机的最终位置。位置。微机控制技术第5页/共29页第六页，编辑于星期日：十六点 三十分。442 步进电机控制系统原理本课主要解决如下几个问题：本课主要解决如下几个问题：本课主要解决如下几个问题：本课主要解决如下几个问题：(1)(1)用软件的方法实现脉冲序列；用软件的方法实现脉冲序列；用软件的方法实现脉冲序列；用

7、软件的方法实现脉冲序列；(2)(2)步进电机的方向控制；步进电机的方向控制；步进电机的方向控制；步进电机的方向控制；(3)(3)步进电机控制程序的设计。步进电机控制程序的设计。步进电机控制程序的设计。步进电机控制程序的设计。微机控制技术第6页/共29页第七页，编辑于星期日：十六点 三十分。442 步进电机控制系统原理 1脉冲序列的生成脉冲序列的生成图443 脉冲序列微机控制技术P130第7页/共29页第八页，编辑于星期日：十六点 三十分。442 步进电机控制系统原理 脉冲幅值脉冲幅值 由数字元件电平决由数字元件电平决定。定。TTL 0 5V CMOS 0 10V 接通和断开时间可用延时的办接通

8、和断开时间可用延时的办法控制。法控制。要求：确保步进到位。要求：确保步进到位。微机控制技术第8页/共29页第九页，编辑于星期日：十六点 三十分。2 2方向控制方向控制 步进电机旋转方向与内部绕组的通电顺序相关。步进电机旋转方向与内部绕组的通电顺序相关。三相步进电机有三种工作方式：三相步进电机有三种工作方式：单三拍，通电顺序为单三拍，通电顺序为 A AB BC C ；双三拍，双三拍，通电顺序为通电顺序为 ABABBCBCCA CA ；三相六拍，通电顺序为三相六拍，通电顺序为 AABBBCCCA ；442 步进电机控制系统原理微机控制技术 改变通电顺序可以改变步进电机的转向 第9页/共29页第十页

9、，编辑于星期日：十六点 三十分。442 步进电机控制系统原理3.3.步进电机通电模型的建立：步进电机通电模型的建立：步进电机通电模型的建立：步进电机通电模型的建立：（1 1）用微型机输出接口的每一位控制一相绕组，）用微型机输出接口的每一位控制一相绕组，）用微型机输出接口的每一位控制一相绕组，）用微型机输出接口的每一位控制一相绕组，【例如】用【例如】用【例如】用【例如】用 8255 8255 控制三相步进电机时，控制三相步进电机时，控制三相步进电机时，控制三相步进电机时，可用可用可用可用 、PC.2 PC.2 分别接至步进电机的分别接至步进电机的分别接至步进电机的分别接至步进电机的 A A、B

10、B、C C 三相绕组。三相绕组。三相绕组。三相绕组。（2 2）根据所选定的步进电机及控制方式，写出相应控制方）根据所选定的步进电机及控制方式，写出相应控制方）根据所选定的步进电机及控制方式，写出相应控制方）根据所选定的步进电机及控制方式，写出相应控制方 式的数学模型。式的数学模型。式的数学模型。式的数学模型。上面讲的三种控制方式的数学模型分别为：上面讲的三种控制方式的数学模型分别为：上面讲的三种控制方式的数学模型分别为：上面讲的三种控制方式的数学模型分别为：微机控制技术第10页/共29页第十一页，编辑于星期日：十六点 三十分。442 步进电机控制系统原理 三相单三拍三相单三拍三相单三拍三相单三

11、拍步步 序序 控控 制制 位位 工工 作作 状状 态态 控控 制制 模模 型型 PC.PC.7 7PC.PC.6 6PC.PC.5 5PC.PC.4 4PC.PC.3 3PC.PC.2 2C C相相 PC.PC.1 1B B相相 PC.PC.0 0A A相相 1 10 00 00 00 00 00 00 01 1A A01H01H2 20 00 00 00 00 00 01 10 0B B0202H H3 30 00 00 00 00 01 10 00 0C C0404H H微机控制技术第11页/共29页第十二页，编辑于星期日：十六点 三十分。三相双三拍用 P1口 的 P1.2、P1.0 对应

12、 C、B、A 相 进行控制。第12页/共29页第十三页，编辑于星期日：十六点 三十分。442 步进电机控制系统原理 同理同理，可以得出双三拍和三相，可以得出双三拍和三相六拍的控制模型：六拍的控制模型：双三拍双三拍 03H，06H，05H 三相六拍三相六拍 01H，03H，02H，06H，04H，05H 以上为步进电机正转时的控制顺以上为步进电机正转时的控制顺序及数学模型，序及数学模型，如按逆序进行控制，步进电机将如按逆序进行控制，步进电机将向相反方向转动。向相反方向转动。微机控制技术第13页/共29页第十四页，编辑于星期日：十六点 三十分。443 步进电机与微型机的接步进电机与微型机的接口及程

13、序设计口及程序设计 4.步进电机与微型机的接口电路步进电机与微型机的接口电路（1）由于步进电机的驱动电流较大，）由于步进电机的驱动电流较大，所以微型机与所以微型机与 步进电机的连接都需要专门的接步进电机的连接都需要专门的接口及驱动电路。口及驱动电路。n n接口电路可以是锁存器，也可以接口电路可以是锁存器，也可以是可编程接口芯片，是可编程接口芯片，如如 8255、8155等。等。n n驱动器可用大功率复合管，也可驱动器可用大功率复合管，也可以是专门的驱动器。以是专门的驱动器。光电隔离器，一是抗干扰，二是光电隔离器，一是抗干扰，二是电隔离，电隔离，微机控制技术第14页/共29页第十五页，编辑于星期

14、日：十六点 三十分。443 步进电机与微型机的接步进电机与微型机的接口及程序设计口及程序设计图444 步进电机与微型机接口电路之一 p133微机控制技术100100 100第15页/共29页第十六页，编辑于星期日：十六点 三十分。443 步进电机与微型机的接步进电机与微型机的接口及程序设计口及程序设计 总之，总之，只要按一定的顺序只要按一定的顺序 改变改变 P1.2 三位通电的状况，三位通电的状况，即可控制步进电机依选定的方向步进。即可控制步进电机依选定的方向步进。微机控制技术第16页/共29页第十七页，编辑于星期日：十六点 三十分。443 步进电机与微型机的接步进电机与微型机的接口及程序设计

15、口及程序设计 由于步进电机运行时功率较大，由于步进电机运行时功率较大，可在微型机与驱动器之间增加一可在微型机与驱动器之间增加一级光电隔离器，级光电隔离器，以防强功率的干扰信号反串进主以防强功率的干扰信号反串进主控系统。控系统。如如 图图4-25微机控制技术第17页/共29页第十八页，编辑于星期日：十六点 三十分。443 步进电机与微型机的接步进电机与微型机的接口及程序设计口及程序设计图445 步进电机与微型机接口电路之二 p133微机控制技术001011100第18页/共29页第十九页，编辑于星期日：十六点 三十分。443 步进电机与微型机的接步进电机与微型机的接口及程序设计口及程序设计2.步

16、进电机程序设计步进电机程序设计(1)步进电机程序设计的主要任务是：判断旋转方向；判断旋转方向；按顺序传送控制脉冲；按顺序传送控制脉冲；判断所要求的控制步数是否判断所要求的控制步数是否传送完毕。传送完毕。（2）程序框图下面以三相双三拍为例说明这类程序的设计.微机控制技术第19页/共29页第二十页，编辑于星期日：十六点 三十分。图4.46 三相双三拍步进电机控制程序流程图 p134微机控制技术第20页/共29页第二十一页，编辑于星期日：十六点 三十分。443 步进电机与微型机的接步进电机与微型机的接口及程序设计口及程序设计 ORG ORG ORG ORG0100H0100H0100H0100HRO

17、UNT1ROUNT1ROUNT1ROUNT1：MOVMOVMOVMOVA A A A，#N#N#N#N；步进电机步数；步进电机步数；步进电机步数；步进电机步数 A A A A JNB JNB JNB JNB00H00H00H00H，LOOP2LOOP2LOOP2LOOP2；反向，转；反向，转；反向，转；反向，转 LOOP2LOOP2LOOP2LOOP2LOOP1LOOP1LOOP1LOOP1：MOVMOVMOVMOVP1P1P1P1，#03H#03H#03H#03H；正向，输出第一拍；正向，输出第一拍；正向，输出第一拍；正向，输出第一拍 ACALLACALLACALLACALLDELAYDEL

18、AYDELAYDELAY；延时；延时；延时；延时 DECDECDECDECA A A A；A A A A0 0 0 0，转，转，转，转DONEDONEDONEDONE JZ JZ JZ JZDONEDONEDONEDONE MOV MOV MOV MOVP1P1P1P1，06H06H06H06H；输出第二拍；输出第二拍；输出第二拍；输出第二拍 ACALLACALLACALLACALLDELAYDELAYDELAYDELAY；延时；延时；延时；延时 DECDECDECDECA A A A；A A A A0 0 0 0，转，转，转，转DONEDONEDONEDONE JZ JZ JZ JZDONE

19、DONEDONEDONE MOV MOV MOV MOVP1P1P1P1，05H05H05H05H；输出第三拍；输出第三拍；输出第三拍；输出第三拍 ACALLACALLACALLACALLDELAYDELAYDELAYDELAY；延时；延时；延时；延时 DECDECDECDECA A A A；A A A A 0 0 0 0，转，转，转，转LOOP1LOOP1LOOP1LOOP1 JNZ JNZ JNZ JNZ LOOP1LOOP1LOOP1LOOP1（3）程序 根据图4-46可写出如下步进电机控制程序微机控制技术第21页/共29页第二十二页，编辑于星期日：十六点 三十分。443 步进电机与微型

20、机的接步进电机与微型机的接口及程序设计口及程序设计微机控制技术 AJMP DONE ；A0，转DONELOOP2：MOV P1，03H；反向，输出第一拍 ACALL DELAY ；延时DEC A；A0，转DON JZ DONE MOV P1，05H；输出第二拍 ACALL DELAY；延时 DEC A JZ DONE；MOV P1，06H；输出第三拍 ACALL DELAY；延时 DEC A；A0，转LOOP2 JNZ LOOP2DONE：RETDELAY：第22页/共29页第二十三页，编辑于星期日：十六点 三十分。443 步进电机与微型机的接步进电机与微型机的接口及程序设计口及程序设计 对于

21、节拍比较多的控制程序，对于节拍比较多的控制程序，通常采用循环程序进行设计。通常采用循环程序进行设计。微机控制技术第23页/共29页第二十四页，编辑于星期日：十六点 三十分。443 步进电机与微型机的接步进电机与微型机的接口及程序设计口及程序设计（4）循环程序）循环程序 作法：作法：n n把环型节拍的控制把环型节拍的控制模型模型按顺序存放在内存按顺序存放在内存单元中，单元中，n n逐一从单元中取出控制模型并输出。逐一从单元中取出控制模型并输出。n n节拍越多，优越性越显著。节拍越多，优越性越显著。以三相六拍为例进行设计，以三相六拍为例进行设计，其流程图如图其流程图如图447所示。所示。微机控制技

22、术第24页/共29页第二十五页，编辑于星期日：十六点 三十分。图447 三相六拍步进电机控制程序框图 P137微机控制技术ROUTN2LOOP0LOOP2LOOP1第25页/共29页第二十六页，编辑于星期日：十六点 三十分。443 步进电机与微型机的接步进电机与微型机的接口及程序设计口及程序设计ORGORGORGORG8100H8100H8100H8100HROUTN2ROUTN2ROUTN2ROUTN2：MOVMOVMOVMOVR2R2R2R2，COUNTCOUNTCOUNTCOUNT；步进电机的步数；步进电机的步数；步进电机的步数；步进电机的步数LOOP0LOOP0LOOP0LOOP0：M

23、OVMOVMOVMOVR3R3R3R3，#00H#00H#00H#00HMOV DPTRMOV DPTRMOV DPTRMOV DPTR，#POINT#POINT#POINT#POINT；送控制模型指针；送控制模型指针；送控制模型指针；送控制模型指针JNBJNBJNBJNB00H00H00H00H，LOOP2LOOP2LOOP2LOOP2；反转，转；反转，转；反转，转；反转，转LOOP2LOOP2LOOP2LOOP2LOOP1LOOP1LOOP1LOOP1：MOVMOVMOVMOVA A A A，R3R3R3R3；取控制模型；取控制模型；取控制模型；取控制模型MOVCMOVCMOVCMOVCA

24、 A A A，A+DPTRA+DPTRA+DPTRA+DPTRJZJZJZJZLOOP0LOOP0LOOP0LOOP0；控制模型为；控制模型为；控制模型为；控制模型为00H00H00H00H，转，转，转，转LOOP0LOOP0LOOP0LOOP0MOVMOVMOVMOVP1P1P1P1，A A A A；输出控制模型；输出控制模型；输出控制模型；输出控制模型ACALLACALLACALLACALLDELAYDELAYDELAYDELAY；延时；延时；延时；延时INCINCINCINCR3R3R3R3；控制步数加；控制步数加；控制步数加；控制步数加1 1 1 1DJNZDJNZDJNZDJNZR2

25、R2R2R2，LOOP1LOOP1LOOP1LOOP1；步数未走完，继续；步数未走完，继续；步数未走完，继续；步数未走完，继续RETRETRETRET图4-47所示三相六拍步进电机控制程序如下：微机控制技术第26页/共29页第二十七页，编辑于星期日：十六点 三十分。443 步进电机与微型机的接步进电机与微型机的接口及程序设计口及程序设计微机控制技术LOOP2：MOV A，R3；求反向控制模型的偏移量 ADD A，#07H MOV R3，A AJAMP LOOP1DELAY：；延时程序 POINT DB01H,03H,02H,06H,04H,05H,00H；正向控制模型 DB 01H,05H,04H.06H,02H,03H,00H；反向控制模型COUNT EQU 30H,POINT EQU 0150H 第27页/共29页第二十八页，编辑于星期日：十六点 三十分。444 步进电机步数及速度的步进电机步数及速度的确定方法确定方法两个重要的参数两个重要的参数:n n步数步数 N 控制步进电机的定位精度。控制步进电机的定位精度。n n延时时间延时时间 DELAY 控制其步进的速率。控制其步进的速率。微机控制技术第28页/共29页第二十九页，编辑于星期日：十六点 三十分。