【正文】 ┊ 吉林師范大學(xué)應(yīng)用工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 25 頁(yè) 共 49 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 通常的 步進(jìn)電機(jī) 控制方法是采用 CPU(。當(dāng)電機(jī)控制部分被輸入正轉(zhuǎn)信號(hào)時(shí)，在 MC33033 芯片的 3 端為高電平信號(hào)， U2A 光電隔離不會(huì)導(dǎo)通，U2B 光電隔離可以導(dǎo)通，此時(shí) L2 發(fā)光二極管會(huì)發(fā)光，表示正轉(zhuǎn)，高電平將通過 RP二級(jí)管 D2 進(jìn)入到 MC33033 的 9 端，其電壓可以通過滑動(dòng)變阻器 RP2 來調(diào)整，而 MC33033 的 9 端是振蕩波，將會(huì)利用 PWM 原理對(duì) 8與 9 進(jìn)行比較來控制 Q4 的輸出脈沖波形，從而調(diào)整電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)的端電壓，實(shí)現(xiàn)電機(jī)正轉(zhuǎn)調(diào)速。這就是電機(jī)部分如何實(shí)現(xiàn)電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止以及正反轉(zhuǎn)分別調(diào)速的原理。 正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)信號(hào)經(jīng)過邏輯門接入 MC33033 的 3 端，如果該端為高電平時(shí)， MC33033 將使 AT 輸出高電平，開關(guān) Q1 導(dǎo)通，同時(shí) CB 端輸出 PWM調(diào)制波形，開關(guān) Q4 相應(yīng)地動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)正轉(zhuǎn)并進(jìn)行速度調(diào)整；反之， MC33033 將使 AB 輸出高電平，開關(guān) Q2 導(dǎo)通，同時(shí) CT 端輸出 PWM 調(diào)制波形，開關(guān) Q3 相應(yīng)地動(dòng)作，從而 實(shí)現(xiàn)電機(jī)反轉(zhuǎn)并進(jìn)行速度調(diào)整。 MC33033 應(yīng)用到 自動(dòng)門的電機(jī)控制。周期電流限制 (3A 電機(jī)電流 )是由電阻 R 到地之間的 100mV 門限電壓來完成的。當(dāng)控制器的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)為邏輯0 時(shí)，輸入碼使右上角 Q 和左下角 Q 產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)。的傳感器相位中任選； 利用 MC33033 也可以設(shè)計(jì)出電機(jī)的速度控制電路?；?120176。此外， MC33033 還具有如下特點(diǎn)： (1) 具有 10～ 30V 的寬電源電壓范圍； (2) 具有欠壓鎖定功能； (3) 可提供 帶有溫度補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)電壓源； (4) 帶有為閉環(huán)控制提供的誤差放大器； (5) 與 MC33033 組合可控制三相橋式高電流驅(qū)動(dòng)器； (6) 具有周期 — 周期電流限制功能； ┊ 吉林師范大學(xué)應(yīng)用工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 24 頁(yè) 共 49 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ (7) 具有熱開關(guān)斷功能； (8) 可在 60176。 電機(jī)控制電路設(shè)計(jì) 為了使電機(jī)的控制簡(jiǎn)便可靠 ,使用了電機(jī)專用控制芯片 MC33033 ,該芯片是 MOTORLA 公司生產(chǎn)的一種高性能 直流 電機(jī)控制器 ,可對(duì) 步進(jìn) 電機(jī)速度進(jìn)行開環(huán)和閉環(huán)控制 ,亦可分別對(duì)電機(jī)正反轉(zhuǎn)進(jìn)行調(diào)速 .MC33033 內(nèi)含三個(gè)集電極開路的頂部驅(qū)動(dòng)器和為 MOSFET驅(qū)動(dòng)電源而設(shè)計(jì)的三個(gè)高電流推拉式底部驅(qū)動(dòng)器 .控制以及正反轉(zhuǎn)的分別調(diào)速 [5 7 ] . MC33033 電機(jī)控制器的內(nèi)部電路由轉(zhuǎn)子位 置譯碼器、基準(zhǔn)電壓源、振蕩器、誤差放大器、脈沖寬度調(diào)制器 ( PWM) 以及欠壓鎖定、過流限制、熱關(guān)斷和輸出驅(qū)動(dòng)電路組成 . 若在傳感器的輸入端 (pin4 ,pin5 ,pin6) 加上某個(gè)輸入碼 ,如 100 ,則當(dāng)控制器的正轉(zhuǎn) / 反轉(zhuǎn)引腳為邏輯 1 時(shí) ,輸入碼使輸出2 ,15 產(chǎn)生驅(qū)動(dòng) ,當(dāng)控制器的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)為邏輯 0 時(shí) ,輸入碼使輸出 20 ,17 產(chǎn)生驅(qū)動(dòng) . MC33033 該芯片內(nèi)含轉(zhuǎn)子位置譯碼器，并可為傳感器工作提供帶有溫度補(bǔ)償?shù)膮⒖蓟鶞?zhǔn)電壓。 ┊ 吉林師范大學(xué)應(yīng)用工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 23 頁(yè) 共 49 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第 8 章 用單片機(jī)和 CPLD 實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的控制 步進(jìn)電機(jī) 是一種將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移的伺服執(zhí)行器件。在反轉(zhuǎn)時(shí)也如此。21H 單元各位為反轉(zhuǎn)標(biāo)志位。為使步進(jìn)電機(jī)在換向時(shí)能平滑過渡，不至于產(chǎn)生錯(cuò)步，應(yīng)在每一步中設(shè)置標(biāo)志位。 當(dāng)上電或按下復(fù)位鍵 KR 后， AT89C2051 先檢測(cè)撥碼開關(guān) KX、 KY 的狀態(tài)，根據(jù) KX、 KY 的不同組合，進(jìn)入不同的工作方式。 方式 2 為串行通訊方式：上位機(jī) (PC 機(jī)或單片機(jī) )將控制命令發(fā)送給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器根據(jù)控制命令自行完成有關(guān)控制過程。 該驅(qū)動(dòng)器根據(jù)撥碼開關(guān) KX、 KY 的 不同組合有三種工作方式供選擇： 方式 1 為中斷方式： (INT1)為步進(jìn)脈沖輸入端， 為正反轉(zhuǎn)脈沖輸入端。 ┊ 吉林師范大學(xué)應(yīng)用工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 22 頁(yè) 共 49 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 在 50Ω 外接電阻上并聯(lián)一個(gè) 200μF 電容，可以改善注入步進(jìn)電機(jī)繞組的電流脈沖前沿，提高了步進(jìn)電機(jī)的高頻性能。 RL1RL4 為繞組內(nèi)阻， 50Ω 電阻是一外接電阻，起限流作用，也是一個(gè)改善回路時(shí)間常數(shù)的元件。 L1 為步進(jìn)電機(jī)的一相繞組。 AT89C2051 將控制脈沖從 P1 口的 輸出，經(jīng) 74LS14 反相后進(jìn)入 9014，經(jīng) 9014 放大后控制光電開關(guān)，光電隔離后，由功率管 TIP122 將脈沖信號(hào)進(jìn)行電壓和電流放大，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的各相繞組。八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因此，八拍工作方式既可 以保持較高的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩又可以提高控制精 。四相步進(jìn)電機(jī)按照通電順序的不同，可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。而 0、 3 號(hào)齒和 A、 B 相繞組產(chǎn)生錯(cuò)齒， 5 號(hào)齒就和 A、 D 相繞組table align=lefttbodytrtd id=Adimg/td/tr/tbody/table磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒。開始時(shí)，開關(guān) SB 接通電源， SA、 SC、 SD 斷開， B 相磁極和轉(zhuǎn)子 0、 3 號(hào)齒對(duì)齊，同時(shí)，轉(zhuǎn)子的 4 號(hào)齒就和 C、 D 相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒， 5 號(hào)齒就和 D、 A 相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒。 ┊ 吉林師范大學(xué)應(yīng)用工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 21 頁(yè) 共 49 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第 7 章 步進(jìn)電機(jī)的工作原理 該步進(jìn)電機(jī)為一四相步進(jìn)電機(jī)，采用單極性直流電源供電。 時(shí) ＊當(dāng)輸入 1000 個(gè)脈沖 數(shù)（即 1000PULSE），此時(shí)之移動(dòng)量會(huì)是 1800176。 ）＝ 步進(jìn)電機(jī)分辨率（ 176。而移動(dòng)量的大小，是依照電機(jī)分辨率的大小與輸入的脈沖數(shù)來決定。 （ 2）脈沖速度3000PPS，即相當(dāng)于電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度 180RPM。 → rev/min = pulse/sec 60 1/ 分割數(shù) 實(shí)例：五相半步級(jí)角 176。 RPM 與 PPS 的單位不同，所以于轉(zhuǎn)換的過程中要先將 PPS的秒鐘乘以 60 變?yōu)榉昼? 。 電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度（ RPM）與脈沖速度（ PPS，又稱 Hz）間的關(guān)系式如下： 電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度（ RPM）＝ 脈沖速度（ PPS 或 Hz） 60 247。 所以步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單，不需要速度感應(yīng)器（ ENCODER、轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)）、位置傳感器（ SENSOR），即能依照脈沖產(chǎn)生器所輸入的脈沖來做到速度及位置的控制。 ：依控制器所投入的脈沖信號(hào)指令，提供電流來驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)動(dòng)作。 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 步進(jìn)電機(jī)在單單僅給予電壓時(shí)，電機(jī)是不會(huì)動(dòng)作的，必須透過脈波產(chǎn)生器提供位置（脈波數(shù)）、速度的脈波信號(hào)指令，┊ 吉林師范大學(xué)應(yīng)用工程學(xué)院畢業(yè)論文 第 20 頁(yè) 共 49 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 以及驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電流流過電機(jī)內(nèi)部線圈、依順序切換激磁相序的方式才能夠讓電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。 (3)最大響應(yīng)頻率：在無負(fù)載、負(fù)荷慣性為 0 時(shí)，電機(jī)所能夠響應(yīng)之最快的速度 。也就是指電機(jī)在通電但無輸入脈沖信號(hào)的情況下，其所具備的保持轉(zhuǎn)矩即稱為激磁最大靜止轉(zhuǎn)矩。 步進(jìn)電機(jī)的速度 —轉(zhuǎn)矩特性 速度 轉(zhuǎn)矩特性取決于電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器，尤其與所搭配的驅(qū)動(dòng)器有著極大的影響；使用的驅(qū)動(dòng)器不同，特性上的差異也就會(huì)有明顯的不同。 開回路控制、不必依賴傳感器定位： 步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單，不需要速度感應(yīng)器（ ENCODER、轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)）及位置傳感器（ SENSOR），就能以輸入的脈波做速度及位置的控制。 具定位保持力：步進(jìn)電機(jī)在停止?fàn)顟B(tài)下（無脈波信號(hào)輸入時(shí)），仍具有激磁保持力，故即使不依靠機(jī)械式的剎車，也能做到停止位置的保持。 ）以內(nèi)，且無累計(jì)誤差，故可達(dá)到高精度的定位控制。3 分（ 177。 （全步級(jí)） /176。 步進(jìn)電機(jī)的特征 高精度的定位：步進(jìn)電機(jī)最大特征即是能夠簡(jiǎn)單的做到高精度的定位控制。 等幾種。 、 15176。 及 176。依轉(zhuǎn)子材質(zhì)區(qū)分，其步進(jìn)角有 45176。 。 ?) 轉(zhuǎn)子以軟鐵加工成齒狀，當(dāng)定子線圈不加激磁電壓時(shí)，保持轉(zhuǎn)矩為零，故其轉(zhuǎn)子慣性小、響應(yīng)性佳，但其容許負(fù)荷慣性并不大。 ，甚至更小，精度容易保證，起動(dòng)和運(yùn)行頻率較高，但功耗較大，效率較低。這種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步矩角可做到 1176。缺點(diǎn)是起動(dòng)頻率和運(yùn)行頻率較低。A相斷電、 B 相繞組通電時(shí)，就產(chǎn)生一個(gè)新的磁場(chǎng)方向，這時(shí)，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動(dòng)一角度而位于新的磁場(chǎng)方向上，被激勵(lì)相的順序決定了轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方向。永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由四相繞組組成。螺線管線圈通電時(shí)將產(chǎn)生磁力，推動(dòng)其鐵心心子運(yùn)動(dòng)，通過齒輪機(jī)構(gòu)使輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)一角度，通過抗旋轉(zhuǎn)齒輪使輸出轉(zhuǎn)軸保持在新的工作位置；線圈再通電，轉(zhuǎn)軸又轉(zhuǎn)動(dòng)一角度，依次進(jìn)行步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)分為機(jī)電式及磁電式兩種基本類型。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源由變頻脈沖信號(hào)源、脈沖分配器及脈沖放大器組成，由此驅(qū)動(dòng)電源向電機(jī)繞組提供脈沖電流。每輸入一個(gè)脈沖信號(hào)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)前進(jìn)一步，故又稱脈沖電動(dòng)機(jī) 。 第 6 章 步進(jìn)電機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用 把電脈沖信號(hào)變換成角位移以控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的微特電機(jī)。而幀格式與方式 2 樣為 11 位一幀。方式 2 的波特率固定，只有兩種選擇，為振蕩率的 1/64 或 1/32 ，可由 PCON 的最高位選擇。 方式 2 ：采用這種方式可接收或發(fā)送 11 位數(shù)據(jù)，以 11 位為一幀，比方式 1 增加了一個(gè)數(shù)據(jù)位，其余相同。在這種方式下，數(shù)據(jù)從 RXD 端串行輸出或輸入，同步信號(hào)從 TXD 端輸出，波特率固定不變，為振蕩率的 1/12 。 中斷響應(yīng)的條件 CPU 響應(yīng)中斷的條件有： （ 1 ）有中斷源發(fā)出中斷請(qǐng)求； （ 2 ）中斷總允許位 EA=1 ，即 CPU 開中斷； （ 3 ）申請(qǐng)中斷的中斷源的中斷允許位為 1 ，即沒有被屏蔽。 ┊ 吉林師范