三相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-全文預(yù)覽
【正文】 機(jī)區(qū)別于其他控制電機(jī)的最大特點(diǎn)是：它是通過輸入脈沖信號(hào)來進(jìn)行控制的，即電機(jī)的總轉(zhuǎn)動(dòng)角度由輸入脈沖數(shù)決定，而電機(jī)的轉(zhuǎn)速由脈沖信號(hào)頻率決定。內(nèi)部振蕩方式的外部電路如圖 5 示。復(fù)位電路采用手動(dòng)復(fù)位，所謂手動(dòng)復(fù)位，是指通過接通一按鈕開關(guān)，使單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，晶振電路用 30PF 的電容和一 12M 晶體振蕩器組成為整個(gè)電路提供時(shí)鐘頻率。 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng)，素質(zhì)用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng)，對(duì) 51 系列單片機(jī)來說，最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括：單片機(jī)、復(fù)位電路、晶振電路。這 里選 進(jìn)電機(jī)，該電機(jī)共有四相繞組，工作電壓為 +5V，可以個(gè)單片機(jī)共用一個(gè)電源。顯示電路主要是為了顯示電機(jī)的工作狀態(tài)和轉(zhuǎn)速。但脈沖寬度要比 LI 小得多，高低壓驅(qū)動(dòng)可保證在很寬的頻段內(nèi)都能保證相繞組有較大的平均電流，在截止時(shí)又能迅速釋放，因此能產(chǎn)生較大的且較穩(wěn)定的電磁轉(zhuǎn)矩，因此驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可得到較高的響應(yīng)。 HU 加高壓， LU 加低電壓，電動(dòng)機(jī)繞組回路不串電阻。當(dāng) HT 關(guān)斷時(shí)，低壓電源 LU 通過 LD 給電路提供驅(qū)動(dòng)電壓，當(dāng) HT 導(dǎo)通時(shí)，高壓電源 HU 通過 HT 給電路提供驅(qū)動(dòng)電壓， LD 處于 反向截止?fàn)顟B(tài)，低壓電源自動(dòng)停止供電。單電壓串電阻驅(qū)動(dòng)的主要缺點(diǎn)是損耗大，效率低。由于LR?? ，故要減小電氣時(shí)間常數(shù) ? 的方法是減小繞組的電感 L 或增加繞組回路的電阻 R。 其原理圖如圖 所示，前面推動(dòng)級(jí)輸出信號(hào) In 作用于三極管的基級(jí)，其集電極接電動(dòng)機(jī)的一相繞組，繞組另一端直接與電源電壓連接。 目前步進(jìn)電機(jī)常用的驅(qū)動(dòng)方式有單電壓驅(qū)動(dòng) (包括單電壓串電阻驅(qū)動(dòng) )、雙電壓驅(qū)動(dòng) (包括高低壓驅(qū)動(dòng) )、斬波恒流驅(qū)動(dòng)和細(xì)分驅(qū)動(dòng)等。由于旋轉(zhuǎn)電勢(shì)基本上與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比，轉(zhuǎn)速越高，電勢(shì)越大，繞組電流越小，從而使電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩也隨著轉(zhuǎn)速升高而下降。 3．繞組斷點(diǎn)時(shí)，電感中磁場(chǎng)的儲(chǔ)能將維持繞組中已有的電流不能突變，結(jié)果使應(yīng)該電流截止的相不能立即截止。一般可根據(jù)需要設(shè)置過電流保護(hù)、過熱保護(hù)、過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)等。本級(jí)還經(jīng)常與各種保護(hù)電路、各種控制電路組合在一起，形成較高性能的驅(qū)動(dòng)輸出。同時(shí)，環(huán)形分配器還必須接受控制器的方向信號(hào)，從而決定其輸出的狀態(tài)轉(zhuǎn)換是按正序或者反序轉(zhuǎn)換，決定了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向。因此，對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的研究幾乎是對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的研究同步進(jìn)行的。 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制技術(shù) 在混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)和工作原理的基礎(chǔ)上，本章就步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的分析和比較。在步進(jìn)電機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí) ,為了防止因慣性而使電機(jī)軸產(chǎn) 生順滑 ,則需采用合適的鎖定波形 ,產(chǎn)生鎖定磁力矩 ,鎖定步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸 ,使步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸不能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。如果按反序通電換相 ,即則電機(jī)就反轉(zhuǎn)。三相雙三拍工作方式運(yùn)行時(shí)，通電順序?yàn)椋?ABBCCAAB。從結(jié)構(gòu)上看，步進(jìn)電機(jī)分為三相單三拍、三相雙三拍和三相六拍 3 種，其基本原理如下： 三相步進(jìn)電機(jī)控制工作原理 步進(jìn)電機(jī)的工作原理 圖 1 步進(jìn)電機(jī)三相接線圖 如圖 1 所示， U V W1 接電源，分別有三個(gè)開關(guān)控制， U V W2分別接地。而采用單片機(jī)的軟件和硬件結(jié)合進(jìn)行控制，運(yùn)用其強(qiáng)大的可編程和運(yùn)算功能，充分利用單片機(jī)的各種資源，能靈活的對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)其不同模式、步數(shù)、正反轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速等控制，如果需改變控制要求，一般只需改變軟件就能適應(yīng)新的環(huán)境，并且在本設(shè)計(jì)中利用動(dòng)態(tài)掃描技術(shù)，把顯示電路和鍵盤電路有機(jī)的結(jié)合起來，能做到一定的人機(jī)交換，而且為 了抗干擾，提高可靠性，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。還比如為了適應(yīng)一些領(lǐng)域中高精度定位和運(yùn)行平穩(wěn)性的要求，出現(xiàn)的步進(jìn)電機(jī)細(xì)分 驅(qū)動(dòng)技術(shù)，就包括振蕩器、環(huán)行分配器控制的細(xì)分驅(qū)動(dòng)、基于單片機(jī)斬波恒流驅(qū)動(dòng)、基于單片機(jī)的直流電壓驅(qū)動(dòng)三種常見驅(qū)動(dòng)方式，除上述三種步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方案之外，目前報(bào)道的驅(qū)動(dòng)方案還有根據(jù)匯編語言或 C語言進(jìn)行軟件開發(fā)，通過串行或并行通行的方式實(shí)現(xiàn)ｐｃ機(jī)與步進(jìn)電機(jī)控制器之間的數(shù)據(jù)通信，最終實(shí)現(xiàn)由 PC機(jī)直接控制步進(jìn)電機(jī)的方法。上世紀(jì) 80年代以后，由于微型計(jì)算機(jī)以多功能的姿態(tài)出現(xiàn)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制方式變得更加靈活多樣。近年來由于微型計(jì)算機(jī)方面的快速發(fā)展，使步進(jìn)電機(jī)的控制發(fā)生了革命性變革。 正是由于步進(jìn)電機(jī)具有突出的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。每來一個(gè)脈沖電壓，轉(zhuǎn)子就旋轉(zhuǎn)一個(gè)步距角，稱為一步。步進(jìn)電機(jī)是一種把電脈沖信號(hào)變成直線位移或角位移的控制電機(jī)，其位移速度與脈沖頻率成正比，位移量與脈沖數(shù)成正比。它的運(yùn)行速度和步距不受電源電壓波動(dòng)及負(fù)載的影響 , 因而被廣泛應(yīng)用于數(shù)模轉(zhuǎn)換、速度控制和位置控制系統(tǒng)。其驅(qū)動(dòng)速度和指令脈沖能嚴(yán)格同步 ,具有較高的重復(fù)定位精度 , 并能實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)和平滑速度調(diào)節(jié)。negative and smooth adjustable speed. Its operation speed and step distance from supply voltage fluctuation and load effect, which have been widely applied in analogtodigital conversion, speed control and the position control system. Based on the analysis of the stepper motor driving characteristics, a chopper constantcurrent subdivided driving principle and hybrid stepping motor drive chip ULN2020AN the performance, structure in the foundation, the union AT89C52 single chip puter, designed a hybrid stepping motor driver circuit. Key words: Stepping motor， AT89C52 single chip puter， ULN2020AN driver
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