【正文】 有兩種型式，一種是應(yīng)用于小功率步進(jìn)電機(jī)的單電源驅(qū)動(dòng)線路，另一種是應(yīng)用于功率步進(jìn)電機(jī)的高、低壓雙電源驅(qū)動(dòng)線路。步進(jìn)電機(jī)的工作特性在很大程度上取決于驅(qū)動(dòng)電源的特性，對(duì)其每一相繞組來(lái)說(shuō)，驅(qū)動(dòng)電源相當(dāng)于一個(gè)電流無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，理想的驅(qū)動(dòng)電源應(yīng)使通過(guò)繞組的電流盡量接近矩形波。如此循環(huán)，便實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。 表 31 步進(jìn)電機(jī)三相六拍環(huán)行脈沖分配狀態(tài)表 節(jié)拍序號(hào) 通電相 C相 B相 A相 控制字 方向 正轉(zhuǎn) 反向 0 A 0 0 1 0x01 1 AB 0 1 1 0x03 2 B 0 1 0 0x02 3 BC 1 1 0 0x06 4 C 1 0 0 0x06 5 CA 1 0 1 0x05 0 A 0 0 1 0x01 在輸出每一個(gè)控制字之前，判斷地址指針中的內(nèi)容是否為 0x00。 圖 36 三相六拍脈沖時(shí)序圖 三相六拍控制方式的通電狀態(tài)參看表 31，可知正轉(zhuǎn)時(shí) I/O 口應(yīng)循環(huán)輸出控制字 0x01→ 0x03→ 0x02→ 0x06→ 0x04→ 0x05→?，反轉(zhuǎn)時(shí) I/O 口應(yīng)循環(huán)輸出控制字 0x05→ 0x04→0x06→ 0x02→ 0x03→ 0x01→?。三相六拍工作方式的脈沖 分配的時(shí)序圖如圖 36 所示。它可以實(shí)現(xiàn)三相步進(jìn)電機(jī)的各種環(huán)行分配，使用方便、接口簡(jiǎn)單。第三種即采用專(zhuān)用的環(huán)行分配器件。另一種是采用小規(guī)模集成電路搭接而成的環(huán)行分配器。該方法能充分利用計(jì)算機(jī)軟件資源以降低硬件成本，尤其是對(duì)多相的脈沖分配具有更大的優(yōu)點(diǎn)。 一種是采用計(jì)算機(jī)軟件，利用查表或計(jì)算的方法來(lái)進(jìn)行脈沖的環(huán)行分配。 要使步進(jìn)電機(jī)按要求步進(jìn)，就要確定的給出脈沖分配，加到功率放大器輸入端。所以這就需要脈沖分配。 所以要使步進(jìn)電機(jī)快速的達(dá)到所要求的速度又不失步或過(guò)沖，其關(guān)鍵在于使加速過(guò)程中加速度所要求的轉(zhuǎn)矩既能充分利用各個(gè)運(yùn)行頻率下步進(jìn)電機(jī)所提供的轉(zhuǎn)矩，又不能超過(guò)這個(gè)轉(zhuǎn)矩。 同理在停止過(guò)程中，如果負(fù)載超過(guò)步進(jìn)電機(jī)的極限制動(dòng)能力，步進(jìn)電機(jī)將產(chǎn)生滑步或過(guò)沖。由此可見(jiàn)，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)發(fā)生失步時(shí)，往往丟掉一個(gè)通電循環(huán)的步數(shù)或其整數(shù)倍。 以步進(jìn)電機(jī)三相單三拍通電方式為例分析步進(jìn)電機(jī)的失步。這是因?yàn)檩斎腚姍C(jī)的電能不足，在步進(jìn)電機(jī)中產(chǎn)生的同步力矩?zé)o法使轉(zhuǎn)子速度跟隨定子磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)，從而引起失步。并行控制方案示意圖見(jiàn)圖 35。 圖 34 串行控制示意圖 （ 2） 并行控制 用微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)條端口線直接去控制步進(jìn)電機(jī)各相驅(qū)動(dòng)電路的方法稱(chēng)為并行完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) 控制。將信號(hào)送入步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的為環(huán)形分配器，所以在這種系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)電源必須含有環(huán)形分配器。 圖 33 微機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 步進(jìn)電機(jī)的串行和并行控制 使用微機(jī)對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制，有串行和并行兩種方式。這不僅簡(jiǎn)化了線路，降低了成本，而且控制方便，提高了可靠性。在這種控制中，由于步進(jìn)控制器線路復(fù)雜，成本高，限制了它的應(yīng)用。完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) 步進(jìn)控制器包括緩沖寄存器、環(huán)形分配器、控制邏輯及正反轉(zhuǎn)控制門(mén)等其作用是把輸入脈沖變?yōu)榄h(huán)形脈沖，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)和正反向控制。由于這些特性，步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)中，能夠按照控制命令實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、停止 、升速、降速、正反轉(zhuǎn)等操作。當(dāng)電機(jī)的相數(shù)和轉(zhuǎn)子的齒數(shù)一定時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和輸入的脈沖頻率成正比。因此步進(jìn)電機(jī) 轉(zhuǎn)過(guò)的步距角數(shù)等于外加脈沖數(shù)，則步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為： n = Cm fZr60 式 （ ） 式中 f 為步進(jìn)電機(jī)通電的脈沖頻率，單位為 Hz； n 為步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，單位為 r/min。 控制繞組通電狀態(tài)的改變，是由外加輸入脈沖驅(qū)動(dòng)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這樣，如果步進(jìn)電機(jī)的三相繞組按一定的方式通電，那么它就以一定的步矩角進(jìn)行走步。 （ a） （ b） （ c） 圖 31 三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)單三拍 工作時(shí)工作原理圖 實(shí)際的步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心和定子磁極上均有小齒，齒距相等。如此循環(huán)往復(fù)，并按 A→ B→ C→ A 順序通電，步進(jìn)電機(jī)按一定方向轉(zhuǎn)動(dòng)。使轉(zhuǎn)子齒 3 和定子齒 C、 C39。對(duì)齊，如圖 31（ b）所示，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。若切斷 A 相，同時(shí)接通 B 相，在磁場(chǎng)力作用下轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò) 30176。轉(zhuǎn)子上有四個(gè)均勻分布的齒，其上沒(méi)有繞組，當(dāng) A 相控制繞組通電時(shí)，轉(zhuǎn)子在磁場(chǎng)力的作用下與定子齒對(duì)齊，即轉(zhuǎn)子齒 3 和定子齒 A、 A39。 根據(jù)以上設(shè)計(jì)原則及結(jié)構(gòu)框圖，逐一設(shè)計(jì)出每個(gè)單元電路，最后組合起來(lái)，成為完整的硬件系統(tǒng)。 （ 4） 整個(gè)系統(tǒng)中的相關(guān)的器件要盡可能的做到性能匹配?？紤]的原則是，軟件能實(shí)現(xiàn)的功能盡可能的由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，以簡(jiǎn)化硬件電路。 （ 3） 硬件結(jié)構(gòu)應(yīng)結(jié)合應(yīng)用軟件方案一并考慮。為硬件系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化打下良好的基礎(chǔ)。 由于本工作臺(tái)控制系統(tǒng)采用單片機(jī)作為核心部件，利用單片機(jī)構(gòu)成系統(tǒng)應(yīng)從元件級(jí)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，根據(jù)任務(wù)需要，選擇合理的單片機(jī) 并配置必須的存儲(chǔ)器、接口和外圍設(shè)備來(lái)構(gòu)成系統(tǒng)。所以要合理的安排軟、硬件的結(jié)構(gòu)。一般來(lái)說(shuō)，增加硬件會(huì)提高成本，但能簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)程序，且實(shí)時(shí)性好。 完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) 3 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)的硬件和軟件是相互結(jié)合而工作的，有些任務(wù)必須由硬 件來(lái)實(shí)現(xiàn)，另外有些任務(wù)必須由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此通常在精度要求不是很高時(shí)，負(fù)載不是很大的情況下采用步進(jìn)電機(jī)是合理的。 采用步進(jìn)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)，一般情況下多采用開(kāi)環(huán)控制。缺點(diǎn)是使用的元件多，線路復(fù)雜，系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)都比較麻煩。在精度要求不高的情況下，有一定的使用價(jià)值?？刂频木韧耆Q于所用元件的精度和校準(zhǔn)的精度，且抗干擾的能力差。如若是在 機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)中引出反饋則為閉環(huán)控制。 控制方案的選擇 控制的方案不外乎有三種：開(kāi)環(huán)控制、半閉環(huán)控制、閉環(huán)控制。 采用八段數(shù)碼管作為步數(shù)的顯示。 ② 采用蜂鳴器作為警報(bào)裝置。 圖 22 開(kāi)環(huán)控制流程圖 接口設(shè)計(jì) （ 1） 人機(jī)接口 ① 采用鍵盤(pán)作為輸入。 ③ 執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用步進(jìn)電機(jī)。 完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) 2 控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體方案 圖 21 總體設(shè)計(jì)圖 機(jī)械系統(tǒng) ① 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用滾珠絲杠副與齒輪減速。自單片機(jī)誕生至今 ， 已發(fā)展為上百種系列的近千個(gè)機(jī)種。速度、穩(wěn)定性特別要求的場(chǎng)合較多采用匯編語(yǔ)言和 C 語(yǔ)言。硬件方面日趨多樣化 ， 4 位、 8 位、 16 位、 32 位等型號(hào)共同并存 ,在不同的領(lǐng)域存在 ,如家電、玩具、工業(yè)設(shè)備、儀器、通訊等。但目前我國(guó)的許多單片機(jī)應(yīng)用單位仍停留在采用片內(nèi)無(wú) ROM等低檔單片機(jī)狀態(tài)。 單片機(jī)在最近幾年中得到了極大的發(fā)展，目前世界范圍內(nèi)單片機(jī)發(fā)展的主要領(lǐng)域有 4個(gè)：一是歐美，最新開(kāi)發(fā)產(chǎn)品及主要廠商有： National semicundutor 的 cop8系列單片機(jī)，美國(guó)的 Scenix 的八位單片機(jī)，荷蘭 PHILLIPS的 51系列單片機(jī)，美國(guó) AMD公司 186系列 16完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) 位嵌入式微機(jī)控制器， MOTOROLA的各個(gè)系列單片機(jī)；二是日本， TOSHIBA公司開(kāi)發(fā)了從 4位到 64位多系列單片機(jī)，日立公司也有從 4位到 32位多系列單片機(jī)， NEC公司的 75X、78X系列微機(jī)；三是臺(tái)灣地區(qū)， 主要有 WINBOND的 W741/W516,W78/W77等系列產(chǎn)品微控制器；四是韓國(guó)，主要有 HYUNDAI microelectrionics的 GMS800、 GMS30系列微控制器。同時(shí)，還在研究采用如高磁能積的鐵氧體、稀土、壓電等新材料。 ④ 直線小步距、高分辨率 據(jù)日本和歐美國(guó)家報(bào)道，此類(lèi)步進(jìn)電機(jī)已制成步距為 微米，在 40 英寸 /秒的線速度下產(chǎn)生 50 磅推力，分辨率達(dá) 12500 步 /英寸，定位精度為 英寸。 ③ 多功能 新一代的磁盤(pán)與光盤(pán)需要具有兩個(gè)自由度的圓柱式步進(jìn)電機(jī)，直接完成橫向運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)兩個(gè)功能，這種產(chǎn)品在日本電話電信公司已有產(chǎn)品。 （ 3）步進(jìn)電機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) ： ① 小型化、高精度 計(jì)算機(jī)外部設(shè)備趨向小型，也就要求永磁式和混合式步進(jìn)電機(jī)向小機(jī)座號(hào)發(fā)展， 目前直徑為 3 42 的步進(jìn)電機(jī)使用就較多。）不一樣，用戶改變這種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不是很容易的，這就使得兩種機(jī)型并存的局面難以在較短時(shí)間內(nèi)改變。）與典型的磁阻式電動(dòng)機(jī)的步距角（ 176。盡管新的混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)完全可能替代磁阻式電動(dòng)機(jī)，但磁阻式電動(dòng)機(jī)的整機(jī)獲得了長(zhǎng)期應(yīng)用，對(duì)于它的技術(shù)也較為熟悉，特別是典型的混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角（ 0 . 9176。我國(guó)計(jì)算機(jī)工業(yè)雖然起步晚，但經(jīng)過(guò)三十年的努力，已經(jīng)初具規(guī)模。 （ 2）步進(jìn)電機(jī)的歷史 完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) 步進(jìn)電機(jī)在我國(guó)已有幾十余年的生產(chǎn)史，近幾年，大規(guī)模集成電路及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)一步推動(dòng)了步進(jìn)電機(jī)的技術(shù)進(jìn)步和廣泛應(yīng)用，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界步進(jìn)電機(jī)的年產(chǎn)量已達(dá)一億多臺(tái)，市場(chǎng)銷(xiāo)售量占世界微電機(jī)銷(xiāo)售總量的 ５～８ %左右。等幾種。、 15176。及 176。依轉(zhuǎn)子材質(zhì)區(qū)分，其步進(jìn)角有 45176。其步進(jìn)角通常為 15176。在生產(chǎn)過(guò)程中要求自動(dòng)化、省人力、效率高的機(jī)器中，我們很容易發(fā)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的蹤跡，尤其以重視速度、位置控制、需要精確操作各項(xiàng)指令動(dòng)作的靈活控制性場(chǎng)合步進(jìn)電機(jī)用得最多。 20 年代后期晶體管的發(fā)明也逐漸應(yīng)用在步進(jìn)電機(jī)上，對(duì)于數(shù)字化的控制變得更為容易。使我認(rèn)識(shí) 了很多的電子元件，懂得了許多的控制方面的知識(shí)。本系統(tǒng)的顯示功能是利用 8 位的數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)運(yùn)行步數(shù)的顯示，在工作臺(tái)運(yùn)行超過(guò)極限位置時(shí)候，安裝在工作臺(tái)兩端的行程開(kāi)關(guān)會(huì)被按下，產(chǎn)生電流信號(hào)，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換裝置，向單片機(jī)發(fā)出信號(hào)，經(jīng)單片機(jī)發(fā)出信號(hào)，蜂鳴器報(bào)警，報(bào)警的同時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。采用并行控制方式。 本課題研究的范圍和意義 本課題研究的是 XY 工作臺(tái)的控制部分，主要的任務(wù)就是通過(guò)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)的控制。早在 20年前 , Flexlift公司就研 制開(kāi)發(fā)出了機(jī)械式升降工作臺(tái)。尤其 是在汽車(chē)制造業(yè)中完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) 使用更為 頻繁。該公司的設(shè)計(jì)師們?cè)O(shè)計(jì)的升降工作臺(tái)帶有運(yùn)動(dòng)裝置 使升降的物體重通過(guò) 運(yùn)動(dòng)設(shè)備的輪子傳遞到地面 ， 從而可以使 升降工作臺(tái)在任何器要它的地點(diǎn)發(fā)揮作用。例如在物資入庫(kù)的時(shí)候 ， 人們可以利用升降工作臺(tái)首先將成批的鋼材運(yùn)送到指定的貨架處 ， 然后再存放到貨架的不同規(guī)格格層中或者在室外 ， 將工作臺(tái)升降到合適的工作高度或者將單臂吊之類(lèi)的起重設(shè)備運(yùn)送到室外讓它在室外工作等等。 （ 2）旋轉(zhuǎn)升降式工作臺(tái)的發(fā)展趨勢(shì) 多種多樣的升降工作臺(tái)有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。 隨著微米、納米科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展 ， 納米級(jí)微動(dòng)工作臺(tái)的研究正日益受到國(guó)內(nèi)外的重視。采用模糊控制、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò) 控制等方法改善系統(tǒng)的非線性和不確定性。 ： 運(yùn)動(dòng)方向間的交叉耦合嚴(yán)重影響納米微動(dòng)工作臺(tái)的定位精度 ， 因此需進(jìn)一步研究運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向結(jié)構(gòu) ， 從運(yùn)動(dòng)原理上有效地消除運(yùn)動(dòng)方向間的交叉耦合產(chǎn)生的定位誤差 ， 提高納米級(jí)微動(dòng)工作臺(tái)的定位精度。因此微動(dòng)工作臺(tái)的未來(lái)研究方向應(yīng)圍繞如何解決這一對(duì)矛盾展開(kāi)。 III. 磁懸浮式微動(dòng)工作臺(tái) 完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) 磁懸浮式微動(dòng)工作臺(tái)由于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用非接觸式的磁懸浮驅(qū)動(dòng)技術(shù) ， 因此沒(méi)有摩擦力和機(jī)械部件的磨損 ， 易于實(shí)現(xiàn)高精度、大范圍的要求。由于它的出現(xiàn) ,開(kāi)創(chuàng)了精度進(jìn)入納米的新時(shí)代。使用壓電或電致伸縮器件驅(qū)動(dòng) ， 可以實(shí)現(xiàn)亞微米甚至是納米級(jí)的精度 ， 同時(shí)不產(chǎn)生噪音和發(fā)熱 ，可適于各種介質(zhì)環(huán)境工作 ， 是精密機(jī)械中理想的微位移機(jī)構(gòu)。 ① 納米級(jí)微動(dòng)工作臺(tái)的研究現(xiàn)狀： I. 柔性鉸鏈?zhǔn)轿?dòng)工作臺(tái) 柔性鉸鏈微動(dòng)機(jī)構(gòu)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型的微位移機(jī)構(gòu)。在為納米科學(xué)技術(shù)研究提供小范圍納米級(jí)精度的微運(yùn)動(dòng)時(shí)，最常見(jiàn)的是以壓電陶瓷 PZT 作為驅(qū)動(dòng)部件的柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)微動(dòng)工作臺(tái)，要為納米科學(xué)技術(shù)研究提供大范圍納米級(jí)精度的微運(yùn)動(dòng)時(shí)，柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)、壓電堆、絲桿滑動(dòng)機(jī)構(gòu)和氣浮微動(dòng)工作臺(tái)等卻都不能滿足要求，它們不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)納米級(jí)運(yùn)動(dòng)精度和大運(yùn)動(dòng)范圍。 工作臺(tái)的發(fā)展現(xiàn)狀與方向 （ 1）納米級(jí)微動(dòng)工作臺(tái)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 納米級(jí)微動(dòng)工作 臺(tái)為從事納米科學(xué)技術(shù)研究提供一維、二維或三維的納米級(jí)微運(yùn)動(dòng)，是納米科學(xué)技術(shù)研究應(yīng)必備的關(guān)鍵儀器設(shè)備。例如，用于普通畫(huà)線用的二維工作臺(tái)，具有防靜電功能的防靜電工作臺(tái)，還有回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可用于分度，用于高精度的加工的納米微動(dòng)工作臺(tái)等。人們對(duì)工作臺(tái)的研究從來(lái)沒(méi)有停止過(guò)。 完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) 1 緒論 課題研究的背 景 當(dāng)今社會(huì)，隨著科技的發(fā)展，工作臺(tái)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。 凡是定做設(shè)計(jì) ,后期包修改到通過(guò)。 免費(fèi)更新設(shè)計(jì)到最新 ,讓老師無(wú)法看出破綻。 本站經(jīng)信息產(chǎn)業(yè)部備案 ,可以上網(wǎng)查詢。 ，輕松賺錢(qián)！詳細(xì)請(qǐng)聯(lián)系客服。 2 套，可以 9 折， 5 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