基于單片機的步進電機控制器設(shè)計畢業(yè)論文(參考版)
2024-11-16 14:55本頁面
【正文】 在電機工作模式上，本設(shè)計實現(xiàn)了電機的兩相四拍和兩相八拍兩種脈沖控制方式。驅(qū)動電路能提供 12V， 的驅(qū)動信號；整個電機的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)動方向，檢測到的電機電流的大小等都能通過數(shù)碼管顯示出來；整個的成果形式是最終以步進電機控制電路板的形式展示出來了。 圖 系統(tǒng)初始化流程圖 開始 定時器中斷允許 定時器 0工作方式 2 載入定時器初值 定時器 0 和定時器 1 開啟 載入默認工作參數(shù) 各個窗口初始化 17 第 5 章 總 結(jié) 經(jīng)過為期一學期的學習和努力，本次設(shè)計順利完成，具體結(jié)論如下： 采用單片機作為控制核心，利用其強大的功能，把鍵盤電路和 數(shù)碼管 顯示電路 ，電機驅(qū)動電路，電機電流檢測電路 有機 的結(jié)合起來，組成一個操作方便，交互性強的簡單 系統(tǒng)。 具體程序的講解將在本章各節(jié)做詳細講解。 程序流程 圖的設(shè)計遵循自頂向下的原則，即從主體遂逐步細分到每一個模塊的流程。但脈沖寬度要比 LI 小得多，高低壓驅(qū)動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)動系統(tǒng)可得到較高的響應(yīng)。當 LI 為高電平時，該相導通；當 LI 為低電平時，該相截止。 HU 加高壓， LU 加低電壓，電動機繞組回路不串電阻。圖中 所示為每相的單元線路。當 HT 關(guān)斷時，低壓電源 LU 通過 LD 給電路提供驅(qū)動電壓，圖 單電壓串電阻驅(qū)動的原理圖 13 當 HT 導通時，高壓電源 HU 通過 HT 給電路提供驅(qū)動電壓， LD 處于反向截止狀態(tài)，低壓電源自動停止供電。 雙電壓驅(qū)動 雙電壓驅(qū)動的基本思想是在較低頻段用較低的電壓驅(qū)動，而在高頻段用較高電壓驅(qū)動，原理線路見圖 所示。單電壓串電阻驅(qū)動的主要缺點是損耗大，效率低。因此在電路中只有用增加回路電阻的方法。由于LR?? ，故要減小電氣時間常數(shù) ? 的方法是減小繞組的電感 L 或增加繞組回路的電阻 R。歸結(jié)起來，單電壓驅(qū)動器有如下特點：線路簡單，成本低，低頻時響應(yīng)較好；有共振區(qū)，高頻時，帶載能力迅速下降。其原理圖如圖 所示，前面推動級輸出信號 In 作用 于三極管的基級，其集電極接電動機的一相繞組，繞組另一端直接與電源電壓連接。將在后面詳細介紹細分驅(qū)動方式。 目前步進電機常用的驅(qū)動方式有單電壓驅(qū)動 (包括單電壓串電阻驅(qū)動 )、雙電壓驅(qū)動 (包括高低壓驅(qū)動 )、斬波恒流驅(qū)動和細分驅(qū)動等。這就必須要設(shè)計合理的線路，選用合適的功率器件。由于旋轉(zhuǎn)電勢基本上與電動機轉(zhuǎn)速成正比，轉(zhuǎn)速越高，電勢越大，繞組電流越小，從而使電機輸出轉(zhuǎn)矩也隨著轉(zhuǎn)速升高而下降。繞組導通和截止都會產(chǎn)生較大的反電勢，而截止時反電勢將對驅(qū)動級器件的安全產(chǎn)生有害的影響。 3．繞組斷點時，電感中磁場的儲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。 2．電動機各相繞組都是繞在鐵心上的線圈，所以都有較大的電感。一般可根據(jù)需要設(shè)置過電流保護、過熱保護、過壓保護、欠壓保護等。有時推動級還承擔電平轉(zhuǎn)換的作用。本級還經(jīng)常與各種保護電路、各種控制電路組合在一起，形成較高性能的驅(qū)動輸出。 信號放大與處理的作用是將環(huán)分輸出信號加以放大，變成足夠大的信號送入推動級。同時，環(huán)形分配器還必須接受控制器的方向信號，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，決定了步進電動機的轉(zhuǎn)向。 環(huán)形分配器用來接受來自控制器的 CP 脈沖，并按步進電動機狀態(tài)轉(zhuǎn)換表要求的狀態(tài)順序產(chǎn)生各相導通或截止的信號。因此，對步進電動機驅(qū)動器的研究幾乎是對步進電動機的研 究同步進行的。 3． 1 步進電動機的驅(qū)動概述 一般驅(qū)動系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu) 步進電動機不像直流電動機、交流電動機一樣，它不能直接接到交直流電源上工作，而必須使用專用設(shè)備 —— 步進電動機驅(qū)動器。 8 圖 兩相電機的半步步進順序 9 第 3章 步進電機驅(qū)動控制技術(shù) 在混合式步進電動機特點和工作原理的基礎(chǔ)上，本章就步進電動機的驅(qū)動控制技 術(shù)進行了詳細的分析和比較。 從原理圖我們很容易看到半步工作方式其實就是將兩相電機的單相通電工作方式和兩相電機的雙相通電工作方式相互結(jié)合起來。但是，與“兩相通電”相比，半步進通常導致 15%～ 30%的力矩損失（取決于步進速率）。的步進電機將每半步移動 45176。這將步進電機的整個步距角一分為二。由于兩相一直通電，本方法比“單相通電”步進多提供了 %的力矩，但輸入功率卻為 2 倍。按 照這樣的通電方式電機就轉(zhuǎn)過了一周 [8] [9]。在第 3 步中，兩相定子的 a 相和 b 相同時通電，因異性相吸，再加上力的相互作用關(guān)系，其磁場將轉(zhuǎn)子固定在圖示 step3 位置。 在第 1 步中，兩相定子的 A 相和 B 相同時通電，因異性相吸，再加上力的相互作用關(guān)系，其磁場將轉(zhuǎn)子固定在圖示 step1 位置。更常用的步進方法是“雙相激勵”，其中電機的兩相一直通電。的步距角順時針旋轉(zhuǎn) [8] [9]。在第 4步中， A 相關(guān)閉、
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