单片机控制装置与调试任务十一步进电机控制

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1、任务十一步进电机控制1.步进电机基本概念步进电动机具有启动快、定位精准、能将数字量直接转化为角度量的优点，是机器人、绘图仪、数控机床等智能机器传动和实现精确定位的重要执行元件，应用十分广泛。图9.6是步进电机驱动模块。图11-1亚龙步进电机驱动模块步进电动机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。步进电动机通常用专门的驱动器来驱动。在非超载的情况下，步进电动机驱动器没接收一个脉冲，步进电动机就转动一个固定角度。（称为步距角），所以脉冲的频率控制着步进电动机的转速及加速，脉冲的个数控制着步进电动机的转动角度或位移量。步

2、进电动机有反应式、永磁式、混合式等类型。步进电动机的相数也各有不同，目前常用的有二相、三相、四相、五相等。相数不同，步距角也不一样，例如，一般二相步进电动机的步距角为0.9。／1.8。（半步角／整步角）五相的为0.36°／0.72°。步进电动机的驱动方法有多种，以四相步进电动机为例，设四相为A、B、C、D。四相4拍运行方式：当按“A→B→C→D→”顺序循环地给每一相加电时，步进电动机一步一步地正转；如果按“D→C→B→A→”的顺序循环地给每一相加电，则步进电动机反转。四相4拍方式，还可以按“AB→BC→CD→DA→”的顺序通电

3、。四相4拍运行方式下，每个脉冲步进电动机转过一个整步步距角。四相8拍运行方式：即按“A→AB→B→BC→C→CD→D→DA”的顺序加电。四相8拍运行方式下，每个脉冲步进电动机转过半个整步步距角，即转半步。四相8拍运行方式下，乡更角，即转半步。当使用步进电动机专用驱动器时，不但可以按不同的拍数来驱动电动机，而且每相的电流大小都可以控制，这样可以实现对步距角的细分。拨码开关的设置，请仔细阅读模块上步进电机驱动器上说明，上面有详细的指导。见图11-2亚龙步进电机模块驱动器的说明。图11-2亚龙步进电机模块驱动器的说明2、步进电机的驱

4、动步进电动机采用两相永磁感应子式步进电动，步进角为1.8°，工作电流1.5A，电阻1.1Ω，电感2.2mH，静力矩2.1kg/cm，定位力矩180g/cm。其驱动器采用SJ-230M2，具有高频斩波、恒流驱动、高抗干扰、5级步距角细分、输出电流可调等优点。驱动器的供电电压为24～40V。驱动器通过拨码开关来调节细分数和相电流。拔码开关拨向开关向上为0，拔向下为1。开关1~3调节步距角，可选0.9°、0.45°、0.225°、0.1125°、0.05625°5种角度。在允许的情况下，应尽可能选择高的细分数，即小的步距角，以获得更

5、高的定位精度。开关4、5应固定为1，开关6～8调节驱动电流。实验时，因步进电动机负载小，取0.5—1.5A均可。具体调节可参考驱动器上的说明图来进行，内部结构原理图如图11-3所示。图11-3步进电机模块内部原理图图9.8步进电机模块内部原理图3．控制信号(1)方向控制DIRDIR电平取0或1，决定步进电动机的旋转方向。改变DIR电平，必须在步进电动机停止后，并且要在两个步进脉冲CP之间进行。(2)步进脉冲CP步进脉冲控制电动机的位置和速度。每一个CP脉冲，步进电动机旋转一个设定的步距角。该驱动器要求CP脉冲是一个负脉冲，即低

6、电平有效，脉冲宽度不小于5us。(3)脱机电平FREE若FREE端为1或悬空，则步进电动机处于锁定或运行状态；若FREE端为0，则步进动机处于脱机无力矩状态，可以自由手动旋转电动机。4．位移装置与传感器输出(1)传送带与标尺步进电动机模块的传送带连接有游标、限位遮光佥属块、多圈电位器。当步进电动机转动时，游标在标尺上移动，可以试验步进电动机的定位功能。(2)左／右限位在正常情况下，左／右限位槽式光耦传感器输出低电平信号。当限位遮光金属块移动到左端或右端的槽式光耦上时，挡住了光线，相应的传感器输出高电平信号。通过检测左/右限位传

7、感器信号LL/RL，可以实现限位保护，也可以利用它对游标进行初始定位。(3)超程保护当步进电动机旋转、使限位遮光金属块到达两端极限位置时，就会触发超程保护。超程时，通过继电器KA断开驱动器24V工作电源，强行让步进电动机停止转动。同时，输出一个低平超程信号FLT。手动移开遮光金属块，步进电动机自动恢复工作状态。(4)多圈电位器多圈电位器会随步进电动机转动而转动，引起电位器滑动端电阻变化。可以利用它来进行模拟量的调节。也可以通过A/D转换，将多圈电位器的位置换算成游标的位置，实现位移装置的“闭环控制”。二任务分析应用步进电机模块

8、实现步进电机的三个基本功能，再此基础上最后实现步进电机的跟踪定位。三个基本功能具体如下：1.步进电机移动1mm子程序。2．步进电机回到原点子程序。3．步进电机每隔100ms走1mm程序。三任务实施在前面基本概念和任务的基础上，画出接线图如图9.9所示。1．原理接线图指K1令K