步进电机原理2(三相).ppt

特种电机及其控制 * 2. 通过硬件实现脉冲分配 通过脉冲分配器芯片实现脉冲分配，单片机只需向脉冲分配器发送步进脉冲和控制旋转方向的电平信号 特种电机及其控制 * 3. 用软硬件相结合的方法实现脉冲分配 单片机的四条数据线P1.0~P1.3直接接到EPROM(2764)的低四位地址线上，EPROM的其他地址线均接地，这样P1口可选通EPROM的16个状态。 在EPROM中存储各种通电状态，如表3-7所示。在单片机的数据存储器中选一个地址作为输出状态的计数器，程序只需把计数器加1送到P1口，就可完成一拍。 特种电机及其控制 * 3.6.2 步进电动机的速度控制 步进电动机的运行速度决定于绕组的通电频率。单片机控制步进电动机速度的方法有两种： 1. 软件延时法 在每次换相之后，调用一个延时子程序，待延时结束后，再执行换相子程序。周而复始，即可发出一定频率的步进脉冲，使电机按某一确定转速运转。改变延时的时间长度就可以改输出脉冲的频率，从而调节电机的转速。 2. 定时器延时法 各种单片机都有数量不等的片载定时器/计数器。加载某个定时器，当定时器溢出时就会产生中断信号，中止主程序的执行，转而执行中断服务程序，这样可以产生硬件延时的效果。如将电机换相子程序放在定时器中断服务程序之中，则定时器每中断一次，电机就换相一次，从而实现对电机的速度控制。 特种电机及其控制 * 3.6.3 步进电动机的加减速与定位控制 1. 加减速控制原理 步进电动机驱动执行机构从一个位置向另一个位置移动时，要经历升速、恒速和减速过程。 对步进电动机的加减速有严格的要求，那就是保证在不失步和过冲的前提下，用最快的速度(或最短的时间)移动到指定位置。 如果非常缓慢地升降速，步进电动机虽然不会产生失步和过冲现象，但影响了执行机构的工作效率。 如果到终点时突然停下来，由于惯性作用，步进电动机会发生过冲，影响位置控制精度。 如果起动时一次将速度升到给定速度，起动频率可能超过极限起动频率fst，造成步进电动机失步。 特种电机及其控制 * (a) 直线升速规律 (b) 指数升速规律 步进电动机的升速规律 特种电机及其控制 * 硬件环境 走步控制——对通电状态计数器进行加一运算 速度控制——通过不断改变定时器的装载值来实现 2. 加减速定位控制的软件设计 特种电机及其控制 * 主程序：全面管理系统资源，处理输入与显示，计算运行参数，加载定时器中断服务程序所需的全部参数和初始值，开中断，等待走步过程的结束 应用软件 定时器中断服务程序：使步进电动机走一步，累计转过的步数，向定时器送下一个延时参数 2. 加减速定位控制的软件设计 特种电机及其控制 * 定时器中断服务程序框图 2. 加减速定位控制的软件设计 特种电机及其控制 * 单相通电时矩角特性 3.2.2 步进电机的矩角特性 零位——转子处于平衡点的位置 失调角——转子偏离零位线的夹角?e,失调角是在齿距角范围内变化的，为了表示方便，将齿距角的范围看成2?电角度。 1、单相通电 特种电机及其控制 * ?e=0 无切向力 Te=0 ?e0 切向力 负转矩 ?e=?/2 Te=max ?e=? 两齿之间切向力抵 Te=0 ?e? 位于下个定子齿附近，产生正转矩 特种电机及其控制 * 三相电机两相通电的矩角特性 2、多相通电 对于三相步进电动机来说，两相通电时的最大转矩与单相通电时的最大转矩相同，也就是说，三相步进电动机不能靠增加通电相数来提高最大转矩。 多相通电时的矩角特性可近似地由每相单独通电时的矩角特性叠加求出 特种电机及其控制 * 3．单步运行与最大负载能力 1）负载TLTq----A相通电稳定平衡位置为a点，而非O点，对应整步转矩正好平衡负载转矩 A相?B相:转子位置来不及变化（惯性），矩角特性变为曲线B,TbTL ?转子加速?向新平衡点a?运动。 特种电机及其控制 * 步进运行所能提供的连续的最大驱动转矩为A、B两条曲线的交点纵坐标Tq。只有当负载转短TL＜Tq时，步进电动机才能带动负载作步进运动。因此，Tq 称为最大负载转矩或启动转矩。 2）负载TLTq----A相通电稳定平衡位置为d点 A相?B相:转子位置来不及变化（惯性），矩角特性变为曲线B,Td?TL ?转子不能向新平衡点e运动。 特种电机及其控制 * 三相电机两相通电的矩角特性 三相步进电机六拍通电方式下，Tq升高，有助于电机的稳定运行。 特种电机及其控制 * 3.2.3 步进电机的矩频特性 步进电动机的输出转矩与控制脉冲频率之间的关系称为矩频特性 步进电动机矩频特性 特点： 下降曲线。以最大负载转矩（启动转矩）Tq为起点，随着控制脉冲频率增加，步进电动机的转速逐步升高、而带负载能力却下降 共