null4.4.1 步进电机工作原理4.4.1 步进电机工作原理图4—40 步进电机原理图 P129微机控制技术4.4.1 步进电机工作原理4.4.1 步进电机工作原理1.步进电机
(1)是一个数字/角度转换器,
也是一个串行的数/模转换器。
(2)是过程控制及仪表中的主要控制元件。
(3)广泛用于定位系统
2. 概念:
(1)步进电机旋转的根本原因:错齿。
(2)术语:齿距角
步距角
(3)通电一周,转子转过一个齿距角,
N 为几,一个齿距角分几步走完。
微机控制技术
4.4.2 步进电机控制系统原理4.4.2 步进电机控制系统原理微机控制技术图4—41步进电机控制系统的组成 p1294.4.2 步进电机控制系统原理4.4.2 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。
③ 采用计算机控制系统,由软件代替步进控制器。
优点:线路简化,降低成本降低,可靠性提高。
灵活改变步进电机的控制
,使用起来很方便。
(2)功率放大器
把环型脉冲放大,以驱动步进电机转动。微机控制技术4.4.2 步进电机控制系统原理4.4.2 步进电机控制系统原理图4—42 用微型机控制步进电机原理系统图 p130微机控制技术4.4.2 步进电机控制系统原理4.4.2 步进电机控制系统原理 图4—42 与 图4—41相比:
用微型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。微机控制技术4.4.2 步进电机控制系统原理4.4.2 步进电机控制系统原理本课主要解决如下几个问
:
(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。
微机控制技术4.4.2 步进电机控制系统原理4.4.2 步进电机控制系统原理 1.脉冲序列的生成
图4—43 脉冲序列微机控制技术P1304.4.2 步进电机控制系统原理4.4.2 步进电机控制系统原理
★ 脉冲幅值 由数字元件电平决定。
TTL 0 ~ 5V
CMOS 0 ~ 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。微机控制技术4.4.2 步进电机控制系统原理4.4.2 步进电机控制系统原理 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 ABC ;
★ 双三拍, 通电顺序为 ABBCCA ;
★ 三相六拍,通电顺序为
AABBBCCCA ;
微机控制技术 改变通电顺序可以改变步进电机的转向
4.4.2 步进电机控制系统原理4.4.2 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:
微机控制技术4.4.2 步进电机控制系统原理4.4.2 步进电机控制系统原理 ★ 三相单三拍微机控制技术null★ 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 。4.4.2 步进电机控制系统原理4.4.2 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。微机控制技术4.4.3 步进电机与微型机的接口及程序设计4.4.3 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,微机控制技术4.4.3 步进电机与微型机的接口及程序设计4.4.3 步进电机与微型机的接口及程序设计图4—44 步进电机与微型机接口电路之一 p133微机控制技术1001001004.4.3 步进电机与微型机的接口及程序设计4.4.3 步进电机与微型机的接口及程序设计
总之,
只要按一定的顺序
改变 P1.0~P1.2 三位通电的状况,
即可控制步进电机依选定的方向步进。微机控制技术4.4.3 步进电机与微型机的接口及程序设计4.4.3 步进电机与微型机的接口及程序设计 由于步进电机运行时功率较大,
可在微型机与驱动器之间增加一级光电隔离器,
以防强功率的干扰信号反串进主控系统。
如 图4-25
微机控制技术4.4.3 步进电机与微型机的接口及程序设计4.4.3 步进电机与微型机的接口及程序设计图4—45 步进电机与微型机接口电路之二 p133微机控制技术0010111004.4.3 步进电机与微型机的接口及程序设计4.4.3 步进电机与微型机的接口及程序设计2.步进电机程序设计
(1)步进电机程序设计的主要任务是:
★ 判断旋转方向;
★ 按顺序传送控制脉冲;
★ 判断所要求的控制步数是否传送完毕。
(2)程序框图
下面以三相双三拍为例说明这类程序的设计.微机控制技术null图4.46 三相双三拍步进电机控制程序流程图 p134微机控制技术4.4.3 步进电机与微型机的接口及程序设计4.4.3 步进电机与微型机的接口及程序设计 ORG 0100H
ROUNT1:MOV A,#N ;步进电机步数→A
JNB 00H,LOOP2 ;反向,转 LOOP2
LOOP1: MOV P1,#03H ;正向,输出第一拍
ACALL DELAY ;延时
DEC A ;A=0,转DONE
JZ DONE
MOV P1,06H ;输出第二拍
ACALL DELAY ;延时
DEC A ;A=0,转DONE
JZ DONE
MOV P1,05H ;输出第三拍
ACALL DELAY ;延时
DEC A ;A≠0,转LOOP1 JNZ LOOP1
(3)程序 根据图4-46可写出如下步进电机控制程序微机控制技术4.4.3 步进电机与微型机的接口及程序设计4.4.3 步进电机与微型机的接口及程序设计
微机控制技术 AJMP DONE ;A=0,转DONE
LOOP2: MOV P1,03H ;反向,输出第一拍
ACALL DELAY ;延时DEC A;A=0,转DON
JZ DONE
MOV P1,05H ;输出第二拍
ACALL DELAY ;延时
DEC A
JZ DONE ;
MOV P1,06H ;输出第三拍
ACALL DELAY ;延时
DEC A ;A≠0,转LOOP2
JNZ LOOP2
DONE: RET
DELAY: 4.4.3 步进电机与微型机的接口及程序设计4.4.3 步进电机与微型机的接口及程序设计
对于节拍比较多的控制程序,
通常采用循环程序进行设计。微机控制技术4.4.3 步进电机与微型机的接口及程序设计4.4.3 步进电机与微型机的接口及程序设计(4)循环程序
作法:
把环型节拍的控制模型按顺序存放在内存单元中,
逐一从单元中取出控制模型并输出。
节拍越多,优越性越显著。
以三相六拍为例进行设计,
其流程图如图4—47所示。 微机控制技术null图4—47 三相六拍步进电机控制程序框图 P137微机控制技术ROUTN2LOOP0LOOP2LOOP14.4.3 步进电机与微型机的接口及程序设计4.4.3 步进电机与微型机的接口及程序设计 ORG 8100H
ROUTN2: MOV R2, COUNT ;步进电机的步数
LOOP0: MOV R3, #00H
MOV DPTR,#POINT ;送控制模型指针
JNB 00H, LOOP2 ;反转,转LOOP2
LOOP1: MOV A, R3 ;取控制模型
MOVC A, @A+DPTR
JZ LOOP0 ;控制模型为00H,转LOOP0
MOV P1, A ;输出控制模型
ACALL DELAY ;延时
INC R3 ;控制步数加1
DJNZ R2, LOOP1 ;步数未走完,继续
RET图4-47所示三相六拍步进电机控制程序如下:微机控制技术4.4.3 步进电机与微型机的接口及程序设计4.4.3 步进电机与微型机的接口及程序设计
微机控制技术LOOP2: MOV A,R3 ;求反向控制模型的偏移量
ADD A,#07H
MOV R3,A
AJAMP LOOP1
DELAY: ;延时程序
POINT DB 01H,03H,02H,06H,04H,05H,00H ;正向控制模型
DB 01H,05H,04H.06H,02H,03H,00H ;反向控制模型
COUNT EQU 30H,
POINT EQU 0150H
4.4.4 步进电机步数及速度的确定方法4.4.4 步进电机步数及速度的确定方法两个重要的参数:
步数 N
控制步进电机的定位精度。
延时时间 DELAY
控制其步进的速率。
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