【正文】 少 Tj ，可以采用增大 Rc的辦法。但是，增大 Rc時，又會使穩(wěn)態(tài)電流值減小，從而影響電機的力矩。為了減少 Tj ，而不使穩(wěn)態(tài)電流減小，可采用在增大 Rc的同時，也提高供電電壓的辦法。 在高頻應用中，要盡量減小 以改善步 進的特性，所以常在開關回路中采用較大的 Rc，同時也提高回路的電源電壓 U。但這樣也會使效率降低，在低頻段工作時也會使步進電機的振蕩加劇。在實際中，可根據客觀情況來考察選擇恰當?shù)耐獠侩娮?Rc，使步進電機處于合適的工作頻率狀態(tài)。 (3)開關回路電壓對頻率的影響 在一般應用中，開關電路的脈寬和流人繞組的電流的最大值，必定會隨開關電路換相頻率的提高而相應減小。開關電路產生的控制電壓是以矩形波方式加在繞組上的。隨著換相頻率的提高，矩形脈沖電壓波頻率相應提高，這樣，矩形脈沖電壓的寬度和周期也就會變小，當矩形脈沖電壓窄到一 定程度，流入電機繞組的電流就無法達到穩(wěn)定值 I ，步進電機就難以步進工作了。為了保證在矩形脈沖電壓相當窄時，也即頻率足夠高時，步進電機仍能正常步進工作，可以提高開關回路的電壓。 開關回路加到繞組的是矩形脈沖電壓，故電流也是脈沖。在步進電機中要設法增大起動電流，以提高步進電機轉動力矩，即提高其工作頻率。由于步進電機是感性負載，所以進入繞組的電流脈沖是以指數(shù)形式上升，即這時電流脈沖 i為： 1/(1 )TjHi I e??? 公式 () 第 22 頁 其中： i是電流脈沖瞬時值； HI 是在開關回路電壓為 u時的電流穩(wěn)態(tài)值； Tj 是開關回路的時間常數(shù)， ? ?/ LCTj L R R?? 綜上所述，本設計選用三相步進反應式電機，采用運行中根據工作頻率對電源電壓升壓補償?shù)目刂品椒ā? 交流電機正反轉控制原理 在生產實踐過程中，常要求用一臺電動機的正反轉控制方向相反的兩個運動，如小車的左行、右行；機械手的 上升、下降等。 本設計對交流電機的正反轉控制的電氣原理圖如下所示： U?07 0 2 0 3U?07 0 2 0 3U?U?U?U?U?07 1 3 0 1 U?07 1 3 0 1U?07 1 3 0 1U?07 1 3 0 1U?07 1 5 0 1U?07 1 5 0 1U?07 1 5 0 1U?07 1 5 0 1U?常閉開關 _1U?常閉開關 _1_1( 2 / 1 )K1( 2 / 3 )K2F U S 1F R 1( 2 / 1 )M～3U?三相電機 _1 圖 交流電機正反轉控制的電氣原理圖 要實現(xiàn)三相鼠籠型異步電動機的正反轉控制，只要把三相線當中的任意兩相調換一下位置就可以了。如圖 所示：假如接觸器 KM1 閉合時電動機正轉，則當接觸器 KM1 斷開，接觸器 KM2閉合時，電動機就會反轉。從圖中我們可以看出：要改變三相交流電機的旋轉方向，只需要任意交換其中兩相就可以達到目的。圖中各元器件的作用如表所示： 表 元器件作用列表 第 23 頁 交流電機的星 — 三角形啟動 對于正常運行時定子繞組接成三角形的鼠籠型異步電動機，在啟動時，為了保護電動機，一般采用 Y/△降壓啟動方法來達到限制啟動電流的目的。 Y/△降壓啟動的原理如圖 1所示：在啟動過程中將電動機定子繞組接成星形，即接觸器 KMY 閉合。此時電動機每相繞組承受的電壓為額定電壓的 3/1 ，啟動電流為三角形接法時啟動電流的 1/3。接觸器 KMY閉合的同時定時器開始定時，定時時間到，接觸器 KMY斷開，接觸器 KM△閉合。電動機繞組為三角形接法，進入正常運行階段。 控制電路要有自鎖、互鎖、定時等常用電路，要求 合上啟動（正轉或反轉）按鈕后，電機先作星型連接啟動，經延時 6 秒后自動換接到三角形連接運轉。按下停止，電機停轉。按下反轉按鈕后，進行反轉的 Y/△啟動。要求正反轉互鎖、 Y/△互鎖。 電氣元件介紹 ⑴ 繼電器 繼電器是根據某種輸入信號來接通或斷開小電流控制電路，實現(xiàn)遠距離控制和保護的自動控制電器。其輸入量可以是電流、電壓等電量。也可以的溫度、時間、速度、壓力等非電量，而輸出則是觸頭的動作或者是電路參數(shù)的變化。 繼電器的種類很多 ,按輸入信號的性質分為：電壓繼電器、電流繼電器、時間繼電器、溫度繼電器、速度繼電 器、壓力繼電器等。按工作原理分為：電磁式繼電器、感應式繼電器、電動式繼電器、熱繼電器、電子式繼電器等。按輸出形式分為：有觸點和無觸點兩類。本設計主要用電磁繼電器、時間繼電器、熱繼電器等。 ⑵ 接觸器 接觸器是用來接通或分斷電動機主電路或其他負載電路的控制電器。用它可以實現(xiàn)頻繁 第 24 頁 的遠距離自動控制，接觸器最主要的用途是控制電動機的啟動、反轉、制動和調速等。因此它是電力拖動控制系統(tǒng)中最重要的控制電器之一。它具有低電壓釋放保護功能。它具有比工作電流大數(shù)倍乃至十幾倍的接通和分斷能力，但不能分斷短路電流。它是一種執(zhí)行電 器，即使在先進是可編程控制器應用系統(tǒng)中 .它一般也不能被取代。 接觸器種類很多，按驅動力不同分為電磁式、氣動式、和液壓式，以電磁式應用最廣泛。 ⑶ 熔斷器 熔斷器基于電流熱效應原理和發(fā)熱元件熱熔斷原理設計，具有一定的瞬動特性，用于電路的短路保護和嚴重過載保護。它具有結構簡單、體積小、使用維護方便、分斷能力較高、限流性能良好等特點，以內功用十分廣泛。 熔斷器在結構上主要由熔斷管 (或蓋、或座 ) 、熔體及導電部件等部分組成。其中熔體是主要部分，它既是感測元件又是執(zhí)行元件。熔斷管的作用是便于安裝熔體和有利于熔體熔斷時 熄滅電弧。 ⑷ 行程開關 行程開光又稱限位開關，是一種利用生產機械某些運動部件的碰撞來發(fā)出控制命令的主令電器。用于控制生產機械的運動方向、速度、行程大小或位置的一種自動控制器件。 行程開關廣泛應用于各類機床、起重機械以及輕工機械的行程控制。當生產機械運動到某一預定位置時，行程開關通過機械可動部分的動作，將機械信號轉換為電信號，以實現(xiàn)對生產機械的控制，限制它們的動作和位置，借此對生產機械給以必要的保護。 第 25 頁 5 設計總結、致謝 本次課程設計是我所做的最綜合的一個題目，它跨越了機械和電氣兩大領域。在做設計時，我 們第一步是按照設計要求來確定該題目可能需要的元器件，再慢慢根據個電子元件的功能及題目的要求一一進行篩選，最終確定用那些元件。第二步是設計方案并確定。最開始我們選擇了兩個方案，但經過方案的比較及論證后去掉不合理的一個，最終用那個最好的方案來設計。方案確定后便開始設計實際電路，我們是在 Protel 99 SE軟件上設計原理圖的，實際電路圖設計好之后，便開始寫設計報告。 這次課程設計是我又一次親自動手設計東西，收獲很多，體會也很深刻。在這次設計中我也學會了很多新的東西，例如 Protel 99 SE 軟件使用、 WORD軟件的一些細節(jié)地方的應用、以及一些常用的文本處理方法。當然最重要的是學到了基于單片機的機床設計的一些基本方法，同時也加深了對一些常用的電子元件的理解及其基本用法的掌握，比如單片機 AT89S5通訊接口芯片 MAX23鍵盤掃描顯示芯片 CH452等元器件，除了這些具體的東西，我覺得在這次設計的過程中學到的另外的更重要東西是一種精神，一種同學與同學之間的團隊與合作精神，很多時候一個人的力量是有限的，一個人不可能什么都會，我覺得人與人之間的相互幫助很有必要，這樣不僅能幫助大家很快的解決問題，還能提高我們每個人 的實際水平，也培養(yǎng)了我們的團隊合作精神，這些能力對于我們今后的學習和工作都很有幫助。 通過這次課程設計我深刻的感到了理論和實踐之間的巨大差距極其之間的聯(lián)系。平時理論知識學的很好，但是在課程設計中并不能得心應手，會遇到很多不會的操作，這就需要加強實踐能力，一個同學的知識變成多個同學的知識，多個同學的知識變成一個同學的知識，這樣才能相互促進、相互提高。另外，理論與實踐也存著必然的聯(lián)系，在指導老師的幫助下才能使課程設計最終成功。 在此特別感謝我的指導老師 XX老師和 XX老師，感謝 XX學院給我們提供這次設計的機會和器 材，同時要感謝我班的幾位同學，正是因為有了你們的指導和幫助，我的設計才能進行和順利結束。 第 26 頁 6 參考文獻 【 1】爾桂花 . 運動控制系統(tǒng) 清華大學出版社 2022 【 2】張宏建，蒙建波 .自動檢測技術與裝置 化學工業(yè)出版社 【 3】潘永雄 . 電子線路 CAD 實用教程 . 西安電子科技大學出版社 【 4】黃惟公 單片機原理與應用技術 西安電子科大出版社 2022 【 5】張毅剛 MCS— 51 單片機應用設計 哈爾濱工業(yè)大學大學出版社 【 6】張萬忠 電器與 PLC 控制技術 化學工業(yè)出版社 2022 【 7】鄧星 鐘 機電傳動控制 華中理工大學出版社 第 27 頁 附錄Ⅰ：單片機控制系統(tǒng)電路原理圖設計 P101P112XTAL24XTAL15P123P134P145P156P167P178P0732P0633P0534P0435P0336P0237P0138P0039P2728P2627P2526P2425P2324P2223P2122P2021ALE30PSEN29RD17WR16RST9EA31RXD10TXD11INT012INT113T014T115AT89C51SEG015SEG116SEG217SEG318SEG419SEG520SEG621SEG722DIG01DIG12DIG23DIG34DIG45DIG56DIG67DIG78VCC23ADDR25H3L214GND9GND10RS