基于51系列單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)調(diào)速閉環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)word格式-展示頁(yè)
2024-12-06 03:43本頁(yè)面
【正文】 ”懸空傳感器檢測(cè)到物體時(shí) LED 燈發(fā)光。 ④、本驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部設(shè)計(jì)接收信號(hào)為 RTTL 電平 ，即 5V 電平，如其它邏輯電平信號(hào)需要接限流電阻，否則可能損壞光耦元件。 ②、 CW:接控制器發(fā)給步進(jìn)電機(jī)的走步方向信號(hào)線。 ⑤、 B, :接電機(jī) B相線圈的二根引線。 ③、地：驅(qū)動(dòng)電壓 E高、 E 低的的負(fù)極接此座。其具體接法如下： 、電源接線： ①、 E高：當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓大于 10V 時(shí)，正極接此座，使用時(shí)最大不能 大于 40V，以防損壞模塊。電壓對(duì)力矩影響如下： 4） 功率放大 細(xì)分驅(qū)動(dòng)器 在步進(jìn)電機(jī)步距角不能滿足使用的條件下，可采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的原理是通過(guò)改變相鄰（ A， B）電流的大小，以改變合成磁場(chǎng)基于 51 系列單片機(jī) 控制 步進(jìn)電機(jī) 調(diào)速閉環(huán)系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 4 的夾角來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的。 步進(jìn)電機(jī)一經(jīng)定型，其性能取決于電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源。平均電流越大電機(jī)力矩越大，要達(dá)到平均電流大這就需要驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)盡量克服電機(jī)的反電勢(shì)。 3） 功率放大 功率放大 是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)最為重要的部分。 2） 信號(hào)分配 感應(yīng)子式不僅以二、四相電機(jī)為主，二相電機(jī)工作方式有二相四拍和二相八拍兩種， 具體分配如下：二相四拍為 ,步距角為 度；二相八拍為 ,步距角為 度。 步進(jìn)電機(jī) 的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng) 的組成 方框圖如下： 1） 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生 脈沖信號(hào)由 單片機(jī) AT89S52 的 I/O 口 產(chǎn)生 ，一般的脈沖信號(hào)的占空比為 左右 ，電機(jī)轉(zhuǎn)速越高，占空比則越大。 5） 最大空載的運(yùn)行頻率： 電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式，電壓及額定電流下，電機(jī)不帶負(fù)載的最高轉(zhuǎn)速頻率。 3） 失調(diào)角： 轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)是不能解決的。 2） 失步： 電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的步數(shù)，不等于理論上的步數(shù)。用百分比表示：誤差步距角 *100%。四拍運(yùn)行時(shí)步距角為 θ=360 度 /（ 50*4） = 度（俗稱整步），八拍運(yùn)行時(shí)步距角為 θ=360 度 /（ 50*8） = 度（俗稱半步）。 拍數(shù)：完成一個(gè)磁場(chǎng)周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用 n 表示，或指電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距角所需脈沖數(shù)，以四相電機(jī)為例，有四相四拍運(yùn)行方式即ABBCCDDAAB，四相八拍運(yùn)行方式即 AABBBCCCDDDAA. 步距角：對(duì)應(yīng)一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角位移用 θ 表示。 （本實(shí)驗(yàn)采用兩相四拍） 步進(jìn)電機(jī)的靜態(tài)指標(biāo) 相數(shù)：產(chǎn)生不同對(duì)極 N、 S 磁場(chǎng)的激磁線圈對(duì)數(shù)。（ 必須采用雙極電壓驅(qū)動(dòng)），而反應(yīng)式電機(jī)則不能如此。 感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)某種程度上可以看作是低速同步電機(jī)。 感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)與傳統(tǒng)的反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)相比，結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)子加有永磁體，以提供軟磁材料的工作點(diǎn)，而定子激磁只需提供變化的磁場(chǎng)而不必提供磁材料工作點(diǎn)的耗能，因此該電機(jī)效率高，電流小，發(fā)熱低。這一 線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無(wú)累積誤差等特點(diǎn) ， 使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步 進(jìn)電機(jī)來(lái)控制變的非常的簡(jiǎn)單。 關(guān)鍵詞 ： 單片機(jī)、 步進(jìn)電機(jī)、 光電開(kāi)關(guān)、 PID 算法 、閉環(huán)控制 基于 51 系列單片機(jī) 控制 步進(jìn)電機(jī) 調(diào)速閉環(huán)系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 2 一 、步進(jìn)電機(jī) 步進(jìn)電機(jī)的工作原理 步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 。本文介紹了以 51 系列單片機(jī) AT89S52 為 控制 核心所設(shè)計(jì)的步進(jìn)電機(jī) （型號(hào) 42BYG016） 控制系統(tǒng)， 從 系統(tǒng)的硬件電路以及軟件的設(shè)計(jì) 方面實(shí)現(xiàn)了對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制 ?；?51 系列單片機(jī) 控制 步進(jìn)電機(jī) 調(diào)速閉環(huán)系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 1 摘要 ： 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將脈沖信號(hào)變換成相應(yīng)的角位移 (或線位移 )的電磁裝置，是一種特殊的電動(dòng)機(jī)。 由于其精確性以及其良好的性能在實(shí)際當(dāng)中得到了廣泛的應(yīng)用。 并且由傳感器 EEEX672 采集轉(zhuǎn)速 數(shù)據(jù) 進(jìn)而進(jìn)行關(guān)于速度的閉環(huán)控制 ， 經(jīng)過(guò)實(shí)際應(yīng)用 電路 證明，該 仿真 控制系統(tǒng)的 隨動(dòng)性能好， 抗干擾能力強(qiáng)，穩(wěn)定性 好。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。 步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn) 本實(shí) 驗(yàn)所用的步進(jìn)電機(jī)為 感應(yīng)子式 步進(jìn)電機(jī)（型號(hào)為 42BYG016） 。因永磁體的存在，該電機(jī)具有較強(qiáng)的反電勢(shì)，其自身阻尼作用比較好，使其在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中比較平穩(wěn)、噪音低、低頻振動(dòng)小。一個(gè)四相電機(jī)可以作四相運(yùn)行，也可以作二相運(yùn)行。例如： 四相 八 拍 運(yùn)行（ AABBBCCCDDDAA）完全可以采用二相八拍運(yùn)行方式 .不難發(fā)現(xiàn)其條件為 C= ,D= . 一個(gè)二相電機(jī)的內(nèi)部繞組與四相電機(jī)完全一致，小功率電機(jī)一般直接接為二相，而功率大一點(diǎn)的電機(jī)，為了方便使用，靈活改變電機(jī)的動(dòng)態(tài)特點(diǎn)，往往將其外部接線為八根引線（四相），這樣使用時(shí)，既可以作四相電機(jī)使用，可以作二相電機(jī)繞組串聯(lián)或并聯(lián)使用。常用 m表示。 θ=360度（轉(zhuǎn)子齒數(shù) J*運(yùn)行拍數(shù)），以常規(guī)二、四相，轉(zhuǎn)子齒為 50 齒電機(jī)為例。 步進(jìn)電機(jī)的 動(dòng)態(tài) 指標(biāo) 1） 步距角精度： 步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角的實(shí)際值與理論值的誤差。不同運(yùn)行拍數(shù)其值不同，四拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在 5%之內(nèi)，八拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在 15%以內(nèi)。稱之為失步。 4） 最大空載起動(dòng)頻率： 基于 51 系列單片機(jī) 控制 步進(jìn)電機(jī) 調(diào)速閉環(huán)系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 3 電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式、電壓及額定電流下， 在不加負(fù)載的情況下，能夠直接起動(dòng)的最大頻率。 6） 運(yùn)行矩頻特性： 電機(jī)在某種測(cè)試條件下測(cè)得運(yùn)行中輸出力矩與頻率關(guān)系的曲線稱為運(yùn)行矩頻特性，這是電機(jī)諸多動(dòng)態(tài)曲線中最重要的，也是電機(jī)選擇的根
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