计算机控制专科第章-公开课件.ppt

三相步进电机的工作方式 1．单三拍工作方式 2. 双三拍工作方式 3．三相六拍工作方式 1. 单三拍工作方式：单三拍就是每次只给一个线组通电，其余的绕组断开。 ①绕组的通电顺序： A→B→C→A→… ②电压波形 在这里，步进电机是由脉冲控制的。而脉冲的输出受计算机的控制。 2．双三拍工作方式 ①绕组的通电顺序： AB BC CA ②电压波形 3．三相六拍工作方式 ①绕组的通电顺序： A AB B BC C CA A ②电压波形 步进电机实际上是一个数字／角度转换器，也 是一个串行的数／模转换器。其结构原理如图所示 60° 一相 三相步进电机 定子 转子 绕组 当某一绕组有电流通过时，该绕组相应的两个磁极立即形成N极和S极，每个磁极上各有5个均匀分布的矩形小齿。步进电机的转子上没有绕组，而是由40个矩形小齿均匀分布在圆周上，相邻两齿之间的夹角为9°。 当某相绕组通电时，对应的磁极就会产生磁场，并与转子形成磁路。若此时定子的小齿与转子的小齿没有对齐，则在磁场的作用下，转子转动一定的角度，使转子齿和定子齿对齐。 错齿是促使步进电机旋转的根本原因 磁极 磁极 单指定子绕组每次切换前后只有一相通电。 双指定子绕组每次切换前后有两相通电。 拍指从一种通电状态到另一种通电状态。 　　例如，单三拍中，假如A相通电，在磁场的作用下，使转子齿和A相的定子齿对齐。设与A相磁极中心对齐的转子齿为0号齿，因为B相与A相相差120°，且 不为整数，所以，此时转子齿不能与B相定子齿对齐，13号小齿与B相磁极中心线相差3°。此时突然 变为B相通电，则B相磁极迫使 13号转子齿与之对齐，整个转 子就转动3°，此时，称电机走 了一步。 如果按照A→B→C→A 顺序通电一周，则转子转动9°。 　同理，如果按照A→C→B→A 顺序通电则转子反方向转动9°。 表3-6 A相通电时转子上各齿的位置 磁阻式步进电动机的步距角可由下边的公式求得： 式中：N=MC为运行拍数，其中M为控制绕组相数；C为状态系数，采用单三拍或双三拍时C=1，采用单六拍或双六拍时C=2。Zr为转子齿数。 试计算上例中单三拍的步距角？ 3.2.5 步进电机控制系统原理 把输入的脉冲转换成环型脉冲， 能对电机进行正反向控制。 把控制器输出的环型脉冲 加以放大，以驱动步进电机转动。 线路复杂、成本高， 限制了它的应用。 把并行二进制码转换成串行脉冲序列，并实现方向控制。 每个脉冲将使电动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，便可预知步进电机的最终位置。 软件 　　本节主要解决如下几个问题： 用软件的方法产生脉冲序列 步进电机的方向控制 步进电机控制程序的设计 由使用的数字元件电平来决定 用延时的办法来控制 计算机控制步进电机实际上是由其产生一系列脉冲波。 用软件实现脉冲波的方法是先输出一高电平，然后再利用软件延时一段时间，而后输出低电平，再延时。延时时间的长短由步进电机的工作频率和我们希望达到的电机转速共同来决定。 常用的步进电机有三相、四相、五相、六相四 种，其旋转方向与内部绕组的通电顺序有关。 以三相步进电机为例，有三种工作方式： (1)单三拍，通电顺序为A→B→C→A； (2)双三拍，通电顺序为AB→BC→CA→AB； (3)三相六拍，通电顺序为 A→AB→B→BC→C→CA→A。 按上述三种通电顺序进行通电，则步进电机正向 转动。反之，如果通电方向与上述顺序相反，则步 进电机反向转动。 步进电机的方向控制方法是（以三相为例）： (1) 用微型机输出接口的每一位控制一相绕组。 (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控制模型。 　 三相单三拍控制模型 三相双三拍控制模型 三相六拍控制模型 　　所谓步进电机的方向控制，实际上就是按照某一控制方式(根据需要进行选定)所规定的顺序发送脉冲序列，即可达到控制步进电机方向的目的。 3.2.6 步进电机与微型机的接口及程序设计 1．步进电机与微型机的接口电路 由于步进电机的驱动电流比较大，因此微型机与步进电机的连接需要专门的接口电路及驱动电路。 有时为了抗干扰，或避免高电 平信号进入微型机而烧毁器件，通常在驱动器与 微型机之间加一级光电隔离器。 接口电路可以是锁存器，也可以是可编程接口芯片。 驱动器可用大功率复合管，也可以是专门的驱动器。 0 1 导通 通电 1 0 截止 不通电 只要按一定的顺序改变P1.0～P1.2三位通电