资源描述：
《步进电动机与单片机控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、步进电动机与单片机控制(1) 步进电动机技术专题连载步进电动机又称电脉冲马达,是纯粹的数字控制电动机。步进电机是将电脉冲信号转换成角位移的执行元件,即输入一个脉冲信号,步进电动机就转动一个角度,其转子的转角与输入的电脉冲数成正比,其转速与输入的电脉冲频率成正比,而电动机的旋转方向则由脉冲的分配顺序决定,因此非常适合用单片机对其进行控制。由于步进电动机的位移量与输入脉冲数成正比,不会引起误差积累,加之是开环控制系统,具有简单可靠、响应速度快、输出转矩大等优点,随着计算机技术的发展,步进电动机在定位控制系统、数字程序系统等领域中得到了更加广泛
2、的应用。一、步进电动机的工作原理与工作方式步进电动机的规格品种很多,按其结构与工作原理可分为反应式(磁阻式)、电磁式和永磁式等几种形式。三相反应式步进电动机的定子有六个极,每两个相对极上有一相绕组,定子的三相绕组即为控制绕组,其转子有四个极,无绕组。当A相绕组通电时,由于磁力线力图通过磁阻最小的途径,转子将受到磁组转矩的作用,而必然转到其磁极轴线与A相绕组轴线重合,此时磁组转矩为零,转子停止转动。当A相断电,B相通电时,由于同样的原因,转子将逆时针方向转过30°空间角,使其轴线与B相绕组轴线重合。同样,B相断电,C相通电,转子再逆时针方向转
3、过30°空间角。若按A-B-C顺序通电,转子就逆时针方向一步一步地转动;若按A-C-B顺序通电,转子就顺时针方向一步一步地转动。显然,变换通电状态的频率越高,转子就转得越快。步进电动机的这种运行方式为单三拍工作方式,即每次只有一相绕组通电,电流切换三次,磁场就会旋转一周,同时转子转动一个齿距。在实际的应用中,为了提高步进的精度,即减少错齿的角度,往往把定子做成多段结构,当定子绕组通电时,定子和转子的错齿角度很小,从而使得步进电动机在转动时能实现很小的步进,满足实际应用的要求。对于三相反应式步进电动机来说,除了单三拍工作方式外,还有双三拍和六
4、拍工作方式。双三拍工作方式:每次都是两相通电,控制电流切换三次,磁场旋转一周,转子移动一个齿距位置。在双三拍工作方式中,其通电顺序按AB-BC-CA-AB或AC-CB-BA-AC进行。由于双三拍运行每次有两相绕组同时通电,转子被吸引到与两相通电绕组等距离的中间位置,所以双三拍运行的步距角与单三拍相同。由于双三拍工作方式在运行切换过程中,始终有一相绕组保持通电,因此运行比较稳定,其功耗比单三拍方式增大近一倍。六拍工作方式:把单三拍和双三拍工作方式结合起来,就产生了六拍工作方式。在六拍工作方式中,步进电动机绕组的通电顺序按:A-AB-B-BC-
5、C-CA-A或A-AC-C-CB-B-BA-A进行,六拍运行方式的步距角比三拍运行方式小一半,且转换时始终保证有一相绕组通电,工作比较稳定。由于六拍工作方式增大了步进电动机的稳定区域,使步进电动机在旋转时有较好的平滑性,改善了步进电动机的性能,因此三相反应式步进电动机较多地采用这种运行方式。步进电动机与单片机控制(2)编辑：管理员 日期：2008-12-17 点击： 步进电动机技术专题连载(二)二、步进电动机的驱动电路步进电动机需要一个专用电源来驱动,该电源让电动机的绕组按照特定的顺序通电,即受一系列电脉冲的控制而动作。步进电动机
6、的驱动电源由环形分配器、功率放大器及其他控制电路组成,其框图如图1。环形分配器用来对输入的步进脉冲进行逻辑变换,产生步进电动机工作方式所需的各相脉冲序列信号。功率放大电路对环形分配电路输出信号进行放大,产生电动机旋转所需要的励磁电流。步进方向信号指定各相绕组导通的先后顺序,以改变步进电动机的旋转方向。电源控制信号在必要时可使各相绕组上的电流为零,达到释放电机、降低功耗等目的。对不同电机类型和不同的应用场合,选用的功率驱动放大电路不尽相同。即使是同一台步进电动机,在使用不同的驱动方案时,其矩频特性也相差很大。比较常用的功率驱动放大电路有单电压
7、驱动、高低压驱动、斩波恒流驱动和步距细分电路等,下面分别介绍其工作原理。1.单电压驱动单电压驱动电路原理图如图2所示。功率晶体管T用作开关,L是电机一相绕组的电感,电源电压一般选择在10～100V左右。该电路简单、效率低、能耗大,适用于小功率、中低速步进电动机的驱动。2.高低压驱动高低压驱动电路采用两组电源电压进行驱动,电路如图3。T1为高压开关,T2是功率驱动管,U2是低压电源,U1为高压电源,SSAT是单稳态触发器。在输入方波脉冲信号使T2导通的同时,触发单稳态触发器输出一个窄脉冲,此脉冲使T1导通,此时加到绕组上的电压为高压电源U1,
8、使电机绕组电流上升具有较陡的前沿特性,D1承受反向高压,使U2与U1隔离;当电流上升到额定值时,窄脉冲结束,T1关闭,D1导通,T2通过U2维持相电流。此电路适用于大功率驱动电源
