步进电动机及其控制电子大赛.pptxVIP

2009电子大赛电机部分培训;图4为采用内部集成有两个桥式电 路的专用芯片L298所组成的电机驱动电路???驱动芯片L298是驱动二相和四相步进电机的专用芯片，我们利用它内部的 桥式电路来驱动直流电机，这种方法有一系列的优点。每一组PWM波用来控制一个电机的速度，而另外两个I/O口可以控制电机的正反转，控制比较简单，电路也很简单，一个芯片内包含有8个功率管，这样简化了电路的复杂性，;如图所示IOB10、IOB11控制第一个电机的方向，IOB8输入的PWM控制第一个电机的速度；IOB12、IOB13控制第二个电机的方向，IOB9输入的PWM控制第二个电机的速度。 ;;二、步进电动机及其控制;种类：励磁式和反应式两种。 励磁式步进电机的转子上有励磁线圈，依靠电磁转矩工作。 反应式步进电机的转子上没有励磁线圈。依靠变化的的磁阻生成磁阻转矩工作。应用最广泛，它有两相、三相、多相之分。; 三相反应式步进电动机的原理结构图如下：;2、步进电机的工作原理;（1）三相单三拍（FLASH）;; 这种工作方式下，三个绕组依次通电一次为一个循环周期，一个循环周期包括三个工作脉冲，所以称为三相单三拍工作方式。;;; 三相反应式步进电动机的一个通电循环周 期如下：A?AB ?B ?BC ?C ? CA，每个循 环周期分为六拍。每拍转子转过15?（步距角）， 一个通电循环周期(6拍)转子转过90? (齿距角)。;AB通电; 从以上对步进电机三种驱动方式的分析可得步距角计算公式：;3.步进电机的静态指标术语;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。 ;4 .步进电机动态指标及术语;电机在某种驱动形式、电压及额定电流下，在不加负载的情况下，能够直接起动的最大频率。 5) 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。 6) 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称为运行矩频特性，这是电机诸多动态曲线中最重要的，也是电机选择的根本依据。如图2所示： ;;5.步进电机驱动系统的结构;图 4 步进电机驱动系统结构图 ;基本原理作用如下：(1)控制换相顺序通电换相这一过程称为脉冲分配。例如：三相步进电机的三拍工作方式，其各相通电顺序为A-B-C,通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A,B,C相的通断。(2)控制步进电机的转向如果给定工作方式正序换相通电，步进电机正转，如果按反序通电换相，则电机就反转。(3)控制步进电机的速度如果给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。调整单片机发出的脉冲频率，就可以对步进电机进行调速。;主要元件：恒压恒流桥式2A驱动芯片L298N、光电耦合器TLP521-4工作电压方式：直流 工作电压：信号端 4~6V、控制端 5~36V调速方式：直流电动机采用PWM信号平滑调速。特点：1、可实现电机正反转及调速。2、启动性能好，启动转矩大。 3、工作电压可达到36V，4A。4、可同时驱动两台直流电机。5、适合应用于机器人设计及智能小车的设计中。实例一：用L298驱动两台直流减速电机的电路。引脚A，B可用于PWM控制。如果机器人项目只要求直行前进，则可将IN1，IN2和IN3，IN4两对引脚分别接高电平和低电平，仅用单片机的两个端口给出PWM信号控制A，B即可实现直行、转弯、加减速等动作。实例二：用L298实现二相步进电机控制。将IN1，IN2和IN3，IN4两对引脚分别接入单片机的某个端口，输出连续的脉冲信号。信号的快慢决定了电机的转速。改变绕组脉冲信号的顺序即可实现正反转。 ;;三、伺服电动机及其控制;1、交流伺服电动机;;1.基本工作原理 : 交流伺服电动机以单相异步电动机原理为基础，从图5—2可以看出，励磁绕组WF接到电压为Uf的交流电网上，控制绕组WC接到控制电压Uc上，当有控制信号输入时，两相绕组便产生旋转磁场。该磁场与转子中的感应电流相互作用产生转矩，使转子跟着旋转磁场以一定的转差率转动起来. ;交流伺服电动机的接线图和相量图;; 控制电压 与电源电压 频率相同，相位相同或反相。; ; 交流伺服电动机的特点：不仅要求它在静止状