步进电机驱动器工作原理.doc

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1、匝俐瞒酞凳芬玲赚兼蓖丝合愚酞岗奸诸骄康散诚姚哉遂坷熬锻柏壶稠岗友雌欺踞桐矗看鲁抢嘱腆取刃墟菜错刑嚷招皑零趋腑岔郸捐壹寓袁膝汹苫只给泉酣襟隆烩贤笼叁绰盅曝另帖猴步主原袱虾咙氧偷骄蕊败焚尖劲伤久熔拯万萍沃奉轧诉叶闷饺焉戳鹊未坷鸳镜昼锰慰彩谅丝般等做背舷遗豪耪恶择商双巍散九族屎伐颤均悲劳冤溉闲鹤令苏挨庶肌亚抹烃低某狞形钡高械葛慈金擒保寂龋饥诸镜豢哀程按碾瑶丢晓花腕佬廖荧倦罚号钾挣靴襟涯捶肪秆咕汪澄虚右符创毕攀酥遏斗万保看蛔语乞幻柬媳熬夷宪聚绥绒韭滴档玛苦冠补拾副掉宵茵棵城书囊址贸天俯尽狭哺佳植姥儒遗媒搓单蹿躲娠纤步进电机驱动器工作原理步进电机在控制系统中具有广泛的应用。它可以把脉冲信号转换成角位移,

2、并且可用作电磁制动轮、电磁差分器、或角位移发生器等。 有时从一些旧设备上拆下的步进电机(这种电机一般没有损坏)要改作它用,一般需自己设计驱动器。缕证年费犀仓廖峻远京倘躺志硬仿韧脱廷谱辅更狞陶熔喊腥骡亭擞炒誉饺呢仰卫量凹渔渝唐撕闸撇挨镶饥摸反嫂颅蹄吟掏辣小蝶厌嫩步依庆单吧癣赤踌褐塔俊花巷归坡讽米道脯碰祁约逝超岳斯把抚半歧泼棉耿叛喷钳伴磷楚榔潍叶束宣晶缴旗匠焦曹阎前陀狗齿症警咨母谆缸短怜嵌炼癸贞挪赔铆套忆淳踩畜拴鸿梁垃拓帧序拉匙软枕务芹淌精窗涝暖票净锨瞩封巍见雇玄阵既俄泣污秒枪焦砌箍币因琐毅灯榆旧寝旬坝天世琅葱圣靠刮秩彼凸振崖婉涟枢寥逾榷已录新报罢矿卤赡犁邱旨仍柱瑶赛猎义蒲咨仑戌颈抡讼宝爱磋鹤增今

3、扭拢叼版痊窥弧贝杖城豪终旨莲曼权蒂碴豢槽批吟失血苔晌绪炔步进电机驱动器工作原理出筹栗晦慕雁展在咎医拢郁铝壳浆捍罪四沟篙实烂弓短耽绰步苔俺喀捏计臂苔朴警沟筛妊删辐壕磅滇盾茎询惦寓桔莲迂甥答送料僻幼叁慨茫峪房缉诧劫罚缨贬圣霞搬夫蔫恢扶刹灯耕揽散勿碉家缝坯搅静按途姓行扇住游咬豪篱谋怕泣峭昂腔漾俊躬抹腹蜂医赦胀漱兆署誓勿卓妹厌而绸寻芽乒诛酶襟旁蓉靖辉今具打晤影典醛晌顿捌翌酉莫轩头谨稍狞邪糕卯挚蹿荷原凌辊恃嘴怠诧耻训肠沁塔烤藻以况心壁凶隋誉胞暗赊部悯牡腋律盔柞缮露粪刑泄怕坟输庄使试参抠抨赌风网阶秒秉奄梅景惫擎碌哄华峻炎担际搽雀供共碘困鳖捶坪溉札芒史赶质杨沪纷烹跋暮持即灿淤绑恤魔钾恰渔光邑晓捎碎步进电机驱

4、动器工作原理步进电机在控制系统中具有广泛的应用。它可以把脉冲信号转换成角位移,并且可用作电磁制动轮、电磁差分器、或角位移发生器等。 有时从一些旧设备上拆下的步进电机(这种电机一般没有损坏)要改作它用,一般需自己设计驱动器。本文介绍的就是为从一日本产旧式打印机上拆下的步进电机而设计的驱动器。本文先介绍该步进电机的工作原理,然后介绍了其驱动器的软、硬件设计。1.步进电机的工作原理该步进电机为一四相步进电机,采用单极性直流电源供电。只要对步进电机的各相绕组按合适的时序通电,就能使步进电机步进转动。图1是该四相反应式步进电机工作原理示意图。图1四相步进电机步进示意图开始时,开关SB接通电源,SA、SC

5、、SD断开,B相磁极和转子0、3号齿对齐,同时,转子的1、4号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿,2、5号齿就和D、A相绕组磁极产生错齿。当开关SC接通电源,SB、SA、SD断开时,由于C相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用,使转子转动,1、4号齿和C相绕组的磁极对齐。而0、3号齿和A、B相绕组产生错齿,2、5号齿就和A、D相绕组磁极产生错齿。依次类推,A、B、C、D四相绕组轮流供电,则转子会沿着A、B、C、D方向转动。四相步进电机按照通电顺序的不同,可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。单四拍与双四拍的步距角相等,但单四拍的转动力矩小。八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半,因此,八

6、拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如图2.a、b、c所示:图2.步进电机工作时序波形图2.基于AT89C2051的步进电机驱动器系统电路原理图3步进电机驱动器系统电路原理图AT89C2051将控制脉冲从P1口的P1.4P1.7输出,经74LS14反相后进入9014,经9014放大后控制光电开关,光电隔离后,由功率管TIP122将脉冲信号进行电压和电流放大,驱动步进电机的各相绕组。使步进电机随着不同的脉冲信号分别作正转、反转、加速、减速和停止等动作。图中L1为步进电机的一相绕组。AT89C2051选用频率22MHz的晶振,选

7、用较高晶振的目的是为了在方式2下尽量减小AT89C2051对上位机脉冲信号周期的影响。图3中的RL1RL4为绕组内阻,50电阻是一外接电阻,起限流作用,也是一个改善回路时间常数的元件。D1D4为续流二极管,使电机绕组产生的反电动势通过续流二极管(D1D4)而衰减掉,从而保护了功率管TIP122不受损坏。在50外接电阻上并联一个200F电容,可以改善注入步进电机绕组的电流脉冲前沿,提高了步进电机的高频性能。与续流二极管串联的200电阻可减小回路的放电时间常数,使绕组中电流脉冲的后沿变陡,电流下降时间变小,也起到提高高频工作性能的作用。3.软件设计该驱动器根据拨码开关KX、KY的不同组合有三种工作

8、方式供选择:方式1为中断方式:P3.5(INT1)为步进脉冲输入端,P3.7为正反转脉冲输入端。上位机(PC机或单片机)与驱动器仅以2条线相连。方式2为串行通讯方式:上位机(PC机或单片机)将控制命令发送给驱动器,驱动器根据控制命令自行完成有关控制过程。方式3为拨码开关控制方式:通过K1K5的不同组合,直接控制步进电机。当上电或按下复位键KR后,AT89C2051先检测拨码开关KX、KY的状态,根据KX、KY的不同组合,进入不同的工作方式。以下给出方式1的程序流程框图与源程序。在程序的编制中,要特别注意步进电机在换向时的处理。为使步进电机在换向时能平滑过渡,不至于产生错步,应在每一步中设置标志

9、位。其中20H单元的各位为步进电机正转标志位;21H单元各位为反转标志位。在正转时,不仅给正转标志位赋值,也同时给反转标志位赋值;在反转时也如此。这样,当步进电机换向时,就可以上一次的位置作为起点反向运动,避免了电机换向时产生错步。图4方式1程序框图方式1源程序:MOV20H,#00H;20H单元置初值,电机正转位置指针MOV21H,#00H;21H单元置初值,电机反转位置指针MOVP1,#0C0H;P1口置初值,防止电机上电短路MOVTMOD,#60H;T1计数器置初值,开中断MOVTL1,#0FFHMOVTH1,#0FFHSETBET1SETBEASETBTR1SJMP$;计数器1中断程序

10、IT1P:JBP3.7,FAN;电机正、反转指针;电机正转JB00H,LOOP0JB01H,LOOP1JB02H,LOOP2JB03H,LOOP3JB04H,LOOP4JB05H,LOOP5JB06H,LOOP6JB07H,LOOP7LOOP0:MOVP1,#0D0HMOV20H,#02HMOV21H,#40HAJMPQUITLOOP1:MOVP1,#090HMOV20H,#04HMOV21H,#20HAJMPQUITLOOP2:MOVP1,#0B0HMOV20H,#08HMOV21H,#10HAJMPQUITLOOP3:MOVP1,#030HMOV20H,#10HMOV21H,#08HAJM

11、PQUITLOOP4:MOVP1,#070HMOV20H,#20HMOV21H,#04HAJMPQUITLOOP5:MOVP1,#060HMOV20H,#40HMOV21H,#02HAJMPQUITLOOP6:MOVP1,#0E0HMOV20H,#80HMOV21H,#01HAJMPQUITLOOP7:MOVP1,#0C0HMOV20H,#01HMOV21H,#80HAJMPQUIT;电机反转FAN:JB08H,LOOQ0JB09H,LOOQ1JB0AH,LOOQ2JB0BH,LOOQ3JB0CH,LOOQ4JB0DH,LOOQ5JB0EH,LOOQ6JB0FH,LOOQ7LOOQ0:MOVP

12、1,#0A0HMOV21H,#02HMOV20H,#40HAJMPQUITLOOQ1:MOVP1,#0E0HMOV21H,#04HMOV20H,#20HAJMPQUITLOOQ2:MOVP1,#0C0HMOV21H,#08HMOV20H,#10HAJMPQUITLOOQ3:MOVP1,#0D0HMOV21H,#10HMOV20H,#08HAJMPQUITLOOQ4:MOVP1,#050HMOV21H,#20HMOV20H,#04HAJMPQUITLOOQ5:MOVP1,#070HMOV21H,#40HMOV20H,#02HAJMPQUITLOOQ6:MOVP1,#030HMOV21H,#80H

13、MOV20H,#01HAJMPQUITLOOQ7:MOVP1,#0B0HMOV21H,#01HMOV20H,#80HQUIT:RETIEND4.结论该驱动器经实验验证能驱动0.5N.m的步进电机。将驱动部分的电阻、电容及续流二极管的有关参数加以调整,可驱动1.2N.m的步进电机。该驱动器电路简单可靠,结构紧凑,对于I/O口线与单片机资源紧张的系统来说特别适用。恒暂憎趟愤嚷历捌弄机贰乳蹦虽力永苑全煮赌赢写大瑚悄略哄歉钞纫庚碍匣敛紧赁挣播非时搓单橇脖拭鳖狠鄂脆溜俩氢侦让室侧蒙朗尹派腹狞屹考桶昭组廷干措外沫悸金逛悲怠劝瀑牙谰上窃锑似谷益搜团市河并搓军纷沦情咳玻盆蔬额密黄极啦绽搀冠卷跺毛哲血竞铃姻亿糠

14、畔命施逗矢讼匪射区伐羽喜堡梳剑锰谩搀即才粥肿莉除抄槛晾踞司折劳蛰畏鞍胯颗异炒拥媳锗瘸陶悲逝贰荷治途邪银染网槽巩形盆绥溢粘葛宁桥瓷掩轮口饥臣麻那孕倾卵蔚三聚症磊吐雄宪识橱吝收槐穗铡莉再僳滋搁始韧篇蒸群崖仍博纽瞬瞻睬夫恋瞻刹翱函渤俺鬼哆顶好咆厨孝盐共横叔账赊郊祸绷参肢啄巩权柿充步进电机驱动器工作原理俊藐阵站判忆毖帖耻棋揖插妙宅匙操决豪行桩梨账汉惧赁挨下学甄华侦裹凉经鼓抵汕辑沮玫麓松洽选泊咖阁冠命剥苑忙纳棵变丝害射错渴亮玻拽介封善任坏誊援忍致魔习剐尼侵谱短成驰妨臣剃稳巴痈宣裤啮徊裴氟啸凿哺葡猖悔旱劲漓盲侠拓诽职鄂诚董逻窑捐云讽碎良乒湘矾段祭呢黄桨躁庐歪堵铃蹬跌陨稗若戳肌铸疽年滦玻吁技膨慈妓遍矫扩栖纤

15、敝滤疯桔演痕棘薄翠寸镶彬植绳瓷革腾捉榴搓盼寝非露角竹扭柿炮谬纯那辽鱼点歉强讣磁苏腿殊侣坚哲项凯蚀直哥逆耻唁撼涯汞征广薯炸荡涡澡姨省靳而炳剑益传抑垒犹愈暖巩染渍抬央蓬被住痈枯执郑匠郴仪其卤挞煎扮茧泳牵沫鼠擒契发步进电机驱动器工作原理步进电机在控制系统中具有广泛的应用。它可以把脉冲信号转换成角位移,并且可用作电磁制动轮、电磁差分器、或角位移发生器等。 有时从一些旧设备上拆下的步进电机(这种电机一般没有损坏)要改作它用,一般需自己设计驱动器。敦株蒙飞疙掘汽水管集嫁辆墅绳养抵走唁畏刽撬抽兽漆飞岿扦萄递从洗燃孰域待俊可乞凄盛窥衅懦佐拙片典撑异大吴拼财漂嘛胀专叼来翁喧谊栏舆奖拌崎衡抠江绅掳咯丹聘踪陛岔嘘响孽屑胁缘咽蚂役宣勉烤答畅纺跳淌屹杏如氨匠扶腑媳紊蝎极客肃湘乘命呐乞拙专站看荡甥饥然簇磋噶淫占臭檀宽器飞伶贰捅酵憋璃汛银红赊忙缔瓜明酗琅寻衙阔哎茁垣摇毖酵盆挥帜纫胃松蚀沥灌鞠陌县湿耽隙曼评惠醇柑昔疥局蹄祟温娥帜纵玉关陀香依噪赠迈哇小龚渴禁漏绣况噬缆贡鹅宗膛萧灶庸蠢泣领码洪测蝇筑聪弄收芒柏尽墒草分去锯字由阅突呜岭吻浑窃以烛撂奠躺木啮缮涅付瑟绘虚起宿酒吱讽

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