步进电机控制系统原理.ppt

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1、1、步进电机工作原理图1步进电机原理图步进电机有如下特点：给步进脉冲电机就转，不给步进脉冲电机就不转；步进脉冲频率高，步进电机转得快；步进脉冲频率低，步进电机转得就慢；改变各相的通电方式（叫脉冲分配）可以改变步进电机的运行方式；改变通电顺序，可以控制步进电机的正、反转。2、步进电机控制系统原理图2、步进电机控制系统的组成2、步进电机控制系统原理1）步进控制器①包括：缓冲寄存器、环形分配器、控制逻辑及正、反转向控制门等。②作用:把输入脉冲转换成环型脉冲，以控制步进电机的转向。2）功率放大器把环型脉冲放大，以驱动步进电机转动。步进电机与MCS-51单片机的接口步进电机与单片机的连接

2、一般有两种形式：一、由硬件完成脉冲分配的功能二、由软件完成脉冲分配工作2、步进电机控制系统原理图3、用微型机控制步进电机原理一、由硬件完成脉冲分配的功能在这种形式里，脉冲分配器（CH250）、驱动电路由硬件完成。单片机只提供步进脉冲和正、反转控制信号，步进脉冲的产生与停止、步进脉冲的频率和个数都可用软件控制。脉冲分配器中由门电路和双稳态触发器组成的逻辑电路，它根据指令把脉冲信号按一定的逻辑关系加在脉冲放大器上，使步进电动机按确定的运行方式工作。下面着重介绍CH250环形脉冲分配器。CH250环形脉冲分配器是三相步进电动机的理想脉冲分配器，通过其控制端的不同接法可以组成三相双三拍

3、和三相六拍的不同工作方式，如图7、图8所示。图7CH250三相双三拍接法图8CH250三相六拍接法CH250环形脉冲分配器的功能关系如表1所列讨论：单片机输出步进脉冲后，再由脉冲分配电路按事先确定的顺序控制各相的通断。一般来说，硬件一旦确定下来，不易更改，这种方案，硬设备成本高，它的应用受到了限制。怎样用软件产生步进脉冲呢？所谓软件产生就是用软件控制P3．0为1或为0的次序和长短。如果先令P3．0=1，延时一段时间，再令P3.0＝0，再延时一段时间后，又令P3．0=1，如此循环，就可构成脉冲序列。延时时间的长短决定了脉冲序列的周期，而脉冲序列的周期又与步进电机的步矩有关。用微型

4、机代替了步进控制器把并行二进制码转换成串行脉冲序列，并实现方向控制。只要负载是在步进电机允许的范围之内，每个脉冲将使电机转动一个固定的步距角度。根据步距角的大小及实际走的步数，只要知道初始位置，便可知道步进电机的最终位置。特点：由软件完成脉冲分配工作，不仅使线路简化，成本下降，而且可根据应用系统的需要，灵活地改变步进电机的控制方案。二、由软件完成脉冲分配工作2、步进电机控制系统原理主要解决如下几个问题：(1)用软件的方法实现脉冲序列；(2)步进电机的方向控制；(3)步进电机控制程序的设计。2、步进电机控制系统原理1．脉冲序列的生成图4脉冲序列2、步进电机控制系统原理★脉冲幅值由

5、数字元件电平决定。TTL0～5VCMOS0～10V★接通和断开时间可用延时的办法控制。要求：确保步进到位。2．方向控制步进电机旋转方向与内部绕组的通电顺序相关。三相步进电机有三种工作方式：★单三拍，通电顺序为ABC；★双三拍，通电顺序为ABBCCA；★三相六拍，通电顺序为AABBBCCCA；2、步进电机控制系统原理改变通电顺序可以改变步进电机的转向2、步进电机控制系统原理3.步进电机通电模型的建立：（1）用微型机输出接口的每一位控制一相绕组，【例如】用8255控制三相步进电机时，可用PC.O、PC.1、PC.2分别接至步进电机的A、B、C三相绕组。（2）根据所

6、选定的步进电机及控制方式，写出相应控制方式的数学模型。上面讲的三种控制方式的数学模型分别为：2、步进电机控制系统原理★三相单三拍步序控制位工作状态控制模型PC.7PC.6PC.5PC.4PC.3PC.2C相PC.1B相PC.0A相100000001A01H200000010B02H300000100C04H2、步进电机控制系统原理★三相双三拍用P1口的P1.2、P1.1、P1.0对应C、B、A相进行控制。2、步进电机控制系统原理★同理，可以得出双三拍和三相六拍的控制模型：双三拍03H，06H，05H★三相六拍01H，03H，02H，06H，04H，05H以上为步进电机正转时的控

7、制顺序及数学模型，如按逆序进行控制，步进电机将向相反方向转动。3、步进电机与微型机的接口及程序设计4.步进电机与微型机的接口电路（1）由于步进电机的驱动电流较大，所以微型机与步进电机的连接都需要专门的接口及驱动电路。接口电路可以是锁存器，也可以是可编程接口芯片，如8255、8155等。驱动器可用大功率复合管，也可以是专门的驱动器。光电隔离器，一是抗干扰，二是电隔离，3、步进电机与微型机的接口及程序设计图5步进电机与微型机接口电路之一1001001003、步进电机与微型机的接口及程序设计总之，