单片机控步进电机.ppt

图2.4.3 接触式存储卡接口电路 IC卡插入/退出识别程序RECOG：判断是否有卡插入。若无卡插入，则等待；若有卡插入，则返回。 RECOG：JB ICSW，RECOG ；若无卡插入，则等待 LCALL DELAY-5ms ；延迟5 ms去抖 JB ICSW，RECOG ；再次判断，若无卡插入，则等待 RET ；若有卡插入，则返回 上电控制程序PWRON：判断是否有卡插入。若无卡插入，则等待，9012截止，卡座(卡)Vcc端保持为低电平，避免带电插卡导致接口电路或卡的损坏；插卡后将PWR(P1.7)置为低电平，使9012导通，卡座(卡)Vcc端上升为+5 V。 当A相通电，B、C相不通电时，齿4与A对齐，转子又向右移过τ。 这样，经过A、B、C、A分别通电状态，齿4(即齿1前一齿)移到A相，电机转子向右转过一个齿距。如果不断地按A，B，C，A…通电，电机就以每步(每脉冲)τ向右旋转。如按A，C，B，A…通电，电机就反转。 由此可见，电机的位置和速度与导电次数(脉冲数)和频率成一一对应关系，而方向由导电顺序决定。 不过，出于对力矩、平稳、噪音及减少角度等方面的考虑，往往采用A-AB-B-BC－C-CA-A这种导电状态，将原来每步 τ改变为 τ。甚至通过二相电流不同的组合，使其 τ变为 τ和 τ，这就是电机细分驱动的基本理论依据。 不难推出：电机定子上有m相励磁绕阻，其轴线分别与转子齿轴线偏移1/m，2/m，…，(m－1)/m，1。按一定的导电相序就能控制电机的正反转——这是步进电机旋转的物理条件。只要符合这一条件，在理论上可以制造任何相的步进电机。出于成本等多方面考虑，市场上一般以二、三、四、五相为多。 (3) 力矩。电机一旦通电，在定转子间将产生磁场(磁通量Φ)，当转子与定子错开一定角度时产生力F与dΦ/dθ成正比，如图2.3.5所示。其磁通量Φ=Br×S，Br为磁密，S为导磁面积。 F与L×D×Br成正比，L为铁心有效长度，D为转子直径。 Br=N·I/R 其中，N·I为励磁绕阻安匝数(电流乘匝数)，R为磁阻。 力矩=力×半径 力矩与电机有效体积×安匝数×磁密成正比(只考虑线性状态)。 因此，电机有效体积越大，励磁安匝数越大，定转子间气隙越小，电机力矩越大，反之亦然。 图2.3.5 力矩产生示意图 (4) 步进电机的静态指标及术语。 相数：产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数，常用m表示。 拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，常用n表示。以四相电机为例，有四相四拍运行方式，即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍运行方式，即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。 步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移，用θ表示。θ=360°/(转子齿数J×运行拍数)，以常规二、四相，转子齿为50齿电机为例：四拍运行时步距角为θ=360°/(50×4)=1.8°(俗称整步)，八拍运行时步距角为θ=360°/(50×8)=0.9°(俗称半步)。 定位转矩：电机在不通电状态下，电机转子自身的锁定力矩(由磁场齿形的谐波以及机械误差造成的)。 静转矩：电机在额定静态电作用下，电机不作旋转运动时，电机转轴的锁定力矩。此力矩是衡量电机体积(几何尺寸)的标准，与驱动电压及驱动电源等无关。虽然静转矩与电磁激磁安匝数成正比，与定齿转子间的气隙有关，但过分采用减小气隙、增加激磁安匝数来提高静力矩是不可取的，这样会造成电机的发热及机械噪音。 (5) 步进电机的动态指标及术语。 步距角精度：步进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差。用百分比表示：(误差/步距角)×100%。不同运行拍数其值不同，四拍运行时应在5%之内，八拍运行时应在15%以内。 失步：电机运转时运转的步数，不等于理论上的步数，称之为失步。 失调角：转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度，电机运转必存在失调角，由失调角产生的误差，采用细分驱动是不能解决的。 最大空载起动频率：电机在某种驱动形式、电压及额定电流下以及在不加负载的情况下，能够直接启动的最大频率。 最大空载的运行频率：电机在某种驱动形式、电压及额定电流下，电机不带负载的最高转速频率。 运行矩频特性：电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线，这是电机诸多动态曲线中最重要的