基于單片機的步進電機的運動控制系統(tǒng)課程畢業(yè)設計(編輯修改稿)
2025-07-17 12:42 本頁面
【文章內容簡介】 序通電，則就成了四相雙四拍工作方式。其工作原理與三相六拍相同，此處不進行詳細說明。 (3) 三相單三拍工作方式原理 當步進電動機按照A—B—C—A—…的順序通電時，則就成了三相單三拍工作方式。 2．轉向控制方式 如果按給定的工作方式正向順序通電換相，步進電動機就正轉；如果按相反的順序通電換相，則電動機就反轉。例如，步進電動機先前的工作方式為A—B—C—D—A…此時，步進電動機按順時針旋轉。若改為A—D—C—B—A…時，則步進電動機的轉向與原來相反，即，逆時針旋轉。 步進電動機工作時的通電控制脈沖，必須嚴格按照步進電動機所要求完成的工作方式進行順序控制。 “單”、“雙”、“拍”的意思是：“單”指每次切換前后只有一相繞組通電，“雙”指的是每次有兩相繞組通電：而從一種通電狀態(tài)轉換到另一種通電狀態(tài)就叫作一“拍”。a=360。／(k*m*z)的角度，其中k表示通電方式，當為單拍時取k=1，雙拍時取k=2；m為定子繞組的相數；z為轉子的齒數。隨后A相斷電，B相控制繞組通電，則轉子就和B相定予齒對齊，轉子順時針方向旋轉360。／(k*m*z)的角度。然后使B相斷電，C相通電，同理轉子又沿順時針方向旋轉360。／(k*m*z)的角度。轉子就按照A—B—C—D—A……的旋轉順序運動下去。 步進電機是一種將電脈沖信號轉換成直線位移或角位移的控制微電機,該電 機還能快速起動、制動、反轉和步進電機只需采用最簡單的開環(huán)控制就可取得 非常高的控制精度，且這種系統(tǒng)不需要反饋信號，系統(tǒng)硬件實施比較簡單?！ ∪嗖竭M電機的定子上 有6個極,轉子是4個均勻分布的齒,電機的轉動是根據控制饒組與電源接通或開斷的變化頻率呈步進狀態(tài),，主要采用三相電 機三相單雙六拍:aabbbcccaa……首先a相通電,而后再接通b相繞組(這時a相不斷開)即ab兩繞組同時通電。此后斷開a相繞組,b相單獨通電,176。,176。,因 此,在三相六拍下,步進電機的運行反轉平穩(wěn)柔和,但在同樣的運行角度與速度下,三相六拍驅動脈沖的頻率需提高1倍,對驅動開關管的開關特性要求較高。系統(tǒng) 的總體設計框圖如圖5所示: 圖5 系統(tǒng)的整體流程圖 當步進電機驅 動系統(tǒng)工作時，控制器首先檢測接收傳感器信號，進行換算成需要的檢測量，并將之與設定值進行比較，得出其差值 ，并根據程序的設定轉化為步進電機的步進脈沖。從而通過單片機控制的驅動器來驅動步進電機，從而帶動絲杠傳動系統(tǒng)，進而控制液氮液面升降系統(tǒng)的運動，完成一個循環(huán)控制過程。步進電機的驅動電路如圖6所示，采用單片機AT89C51來驅動，AT89C51具有8k字節(jié) flash閃速存儲器，256字節(jié)內部ram，32個i/o口線，3個16位定時/計數器，1個六向量兩極中斷結構，一個全雙工串行通信接口，同時片內還有振蕩器及時鐘電路?？梢院芊奖愕厥褂貌煌鄶档牟竭M電機按一種可執(zhí)行的通電方式來控制，在這個系統(tǒng)中，單片機的主要作用是接收鍵盤設定值，顯示設定初值 以及檢測的當前值，同時還具有串行通信功能。檢測傳感器信號，接收傳感器信號，并進行處理，計算出步進電機需要的步進量，，和 ，控制步進電機的運行，系統(tǒng)采用軟件來完成脈沖分配，這樣可根據應用系統(tǒng)的需要，方便靈活地改變步進電機的控制方式，步進一步的時間可由兩個控制字的送出時間間隔決定?！ D6 步進電機驅動電路組成系統(tǒng)的軟件設計 硬件脈沖分配器電路 步進電動機的脈沖分配可以由硬件和軟件兩種方法來實現。硬件環(huán)形分配器需要根據步進電動機的相數和要求的通電方式而設計專門的電路，圖7所示為一個三相六拍的環(huán)形分配器。 分配器的主體是三個JK觸發(fā)器。三個JK觸發(fā)器的Q輸出端分別經各自的功放線路與步進電動機A、B、C三相繞組連接。當QA＝1時，A相繞組通電；QB＝1時，B相繞組通電；QC＝1時，C相繞組通電。DR+和DR是步進電動機的正反轉控制信號?！ ≌D時，各相通電順序：A－AB－B－BC－C－CA 反轉時，各相通電順序：A－AC－C－CB－B－BA所示為的三相六拍環(huán)形分配器邏輯真值表如表7所示。序號 控制信號狀態(tài) 輸出狀態(tài) 導電繞組 01234561 116
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