步進(jìn)電機(jī)控制課件

1、步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件12步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件圖圖XP_19_01 XP_19_01 步驟步驟1-1-步進(jìn)電機(jī)控制的開機(jī)狀態(tài)步進(jìn)電機(jī)控制的開機(jī)狀態(tài)3步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件圖圖XP_19_02 XP_19_02 步驟步驟2-2-啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)4步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件圖圖XP_19_03 XP_19_03 步驟步驟3-3-步進(jìn)電機(jī)逆時(shí)針步進(jìn)電機(jī)逆時(shí)針1/81/8細(xì)分方式運(yùn)行細(xì)分方式運(yùn)行 5步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件 學(xué)習(xí)步進(jìn)電機(jī)的基本工作原理； 掌握步進(jìn)電機(jī)的控制方法； 學(xué)習(xí)TA8435H步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的基本工作原理； 掌握TA8435H步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片在本開發(fā)板中的

2、應(yīng)用方法和原理； 學(xué)習(xí)通過82C55并行擴(kuò)展芯片進(jìn)行控制信號輸出的編程技巧； 掌握步進(jìn)電機(jī)的控制電路的硬件連接方法； 在達(dá)到以上六點(diǎn)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，根據(jù)本章“項(xiàng)目擴(kuò)展任務(wù)”中提出的問題，以組或個(gè)人為單位，在規(guī)定時(shí)間里完成擴(kuò)展項(xiàng)目任務(wù)。6步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件 步進(jìn)電機(jī)控制項(xiàng)目的電路原理圖如圖19-1所示，步進(jìn)電機(jī)的控制信號由STC89C52RC單片機(jī)給出，但不是直接使用自己的端口進(jìn)行控制，而是通過控制并行端口擴(kuò)展芯片82C55的PB0PB5引腳的電平輸出，間接控制TA8435H步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的運(yùn)行。 圖19-1中的J15為后備的輸入電源（另一路為USB供電和程序下載接口，這兩路不能同時(shí)引入外接

3、直流電源）接入端子，有5V和12V兩級可以選擇引入的直流電源。三端連接插線設(shè)置端子J16實(shí)現(xiàn)將TA8435H負(fù)載輸入電壓Vsel與上面引入的兩路電源電壓中的哪一路相連，方法是在J16的不同插針間接插短接片。P1為4針端子，引出TA8435H對兩相雙極性步進(jìn)電機(jī)的控制信號。7步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件圖圖19-1 19-1 步進(jìn)電機(jī)控制項(xiàng)目的電路原理圖步進(jìn)電機(jī)控制項(xiàng)目的電路原理圖8步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件 本項(xiàng)目應(yīng)完成以下程序設(shè)計(jì)：打開開發(fā)板開關(guān)后，七段數(shù)碼管相應(yīng)位置顯示OFF、F和1，分別表示步進(jìn)電機(jī)關(guān)機(jī)、準(zhǔn)備順時(shí)針旋轉(zhuǎn)和將要運(yùn)行在整步方式。按壓S1鍵，按照設(shè)定運(yùn)行步進(jìn)電機(jī)，數(shù)碼管相應(yīng)位置顯示OE；

4、按壓S4鍵，關(guān)閉步進(jìn)電機(jī)，數(shù)碼管相應(yīng)位置顯示OFF；按壓S5鍵，步進(jìn)電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，數(shù)碼管相應(yīng)位置顯示F；按壓S8鍵，步進(jìn)電機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，數(shù)碼管相應(yīng)位置顯示b；按壓S9鍵，步進(jìn)電機(jī)整步方式運(yùn)行，數(shù)碼管相應(yīng)位置顯示1；按壓S10鍵，步進(jìn)電機(jī)半步方式運(yùn)行，數(shù)碼管相應(yīng)位置顯示2；按壓S11鍵，步進(jìn)電機(jī)1/4細(xì)分方式運(yùn)行，數(shù)碼管相應(yīng)位置顯示4；按壓S12鍵，步進(jìn)電機(jī)1/8細(xì)分方式運(yùn)行，數(shù)碼管相應(yīng)位置顯示8；按壓其它鍵，不會引發(fā)步進(jìn)電機(jī)動(dòng)作。9步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件 本項(xiàng)目要求PMY單片機(jī)開發(fā)板上的短接片接CON1的07引腳、CON2的05引腳，J5和J7的2和3引腳分別短接。若板上引入12V電源，則應(yīng)

5、將J16的12V和Vsel短接；否則，短接5V和Vsel，其余連接插線不接，見圖19-2步進(jìn)電機(jī)控制的連接插線設(shè)置示意圖。圖圖19-2 19-2 步進(jìn)電機(jī)控制項(xiàng)目系統(tǒng)板硬件連線圖步進(jìn)電機(jī)控制項(xiàng)目系統(tǒng)板硬件連線圖10步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件圖圖19-3 19-3 步進(jìn)步進(jìn)電機(jī)控制項(xiàng)目電機(jī)控制項(xiàng)目的程序流程圖的程序流程圖11步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件19.6.1 19.6.1 步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理 步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一, 廣泛應(yīng)用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個(gè)國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用【42】。 步

6、進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號，就會驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的，同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。12步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件圖圖19-4 19-4 常見的兩相混合式步進(jìn)電機(jī)實(shí)物圖常見的兩相混合式步進(jìn)電機(jī)實(shí)物圖13步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件 步進(jìn)電機(jī)是一種控制用的特種電機(jī)，可利用其沒有積累誤差(精度為100%)的特點(diǎn)，應(yīng)用于各種開環(huán)控制。比較常用的步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)(VR)、永磁

7、式步進(jìn)電機(jī)(PM)、混合式步進(jìn)電機(jī)(HB)和單相式步進(jìn)電機(jī)等，圖19-4給出了一些最常見的兩相混合式步進(jìn)電機(jī)實(shí)物圖。 永磁式步進(jìn)電機(jī)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步距角一般為7.5度或15度；反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步距角一般為1.5度，但噪聲和振動(dòng)都很大。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵(lì)磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。 14步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件 混合式步進(jìn)電機(jī)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相和五相：兩相步距角一般為1.8度，而五相步距角一般為 0.72度。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛，也是本開發(fā)板控制驅(qū)動(dòng)方案所選用的步進(jìn)電機(jī)類型。 以三相電

8、機(jī)為例，將步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部的定轉(zhuǎn)子平行展開【43】，如圖19-5所示，可以看到電機(jī)轉(zhuǎn)子均勻分布著很多小齒，定子齒有三個(gè)勵(lì)磁繞阻，其幾何軸線依次分別與轉(zhuǎn)子齒軸線錯(cuò)開。相鄰兩轉(zhuǎn)子齒軸線間的距離為齒距以T表示，即A與齒1相對齊，B與齒2向右錯(cuò)開1/3T，C與齒3向右錯(cuò)開2/3T，A與齒5相對齊，(A就是A，齒5就是齒1)。15步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件圖圖19-5 19-5 步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部的定轉(zhuǎn)子工作原理圖步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部的定轉(zhuǎn)子工作原理圖16步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件 接著來看步進(jìn)電機(jī)是如何旋轉(zhuǎn)起來的。（1）、如A相通電，B、C相不通電時(shí)，由于磁場作用，齒1與A對齊（最大磁導(dǎo)率、最小磁阻），轉(zhuǎn)子不受任何力。（2）、

9、如B相通電，A、C相不通電時(shí)，齒2應(yīng)與B對齊，此時(shí)轉(zhuǎn)子向右移過1/3T，齒3與C偏移為1/3T，齒4與A偏移(T-1/3T)=2/3T。（3）、如C相通電，A、B相不通電，齒3應(yīng)與C對齊，轉(zhuǎn)子又向右移過1/3T，此時(shí)齒4與A偏移為1/3T對齊。（4）、如A相通電，B、C相不通電，齒4與A對齊，轉(zhuǎn)子又向右移過1/3T。這樣經(jīng)過A、B、C、A分別通電狀態(tài)，齒4(即齒1前一齒)移到A相，電機(jī)轉(zhuǎn)子向右轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距，如果不斷地按A、B、C、A的順序通電，每來一個(gè)脈沖電機(jī)就移位1/3T，方向向右旋轉(zhuǎn)；如果按A、C、B、A的順序通電，電機(jī)就反轉(zhuǎn)。17步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件 由此可見，步進(jìn)電機(jī)的位置和速度與導(dǎo)

10、電次數(shù)由此可見，步進(jìn)電機(jī)的位置和速度與導(dǎo)電次數(shù)( (脈沖數(shù)脈沖數(shù)) )和頻率和頻率成一一對應(yīng)關(guān)系，而方向由導(dǎo)電順序決定。成一一對應(yīng)關(guān)系，而方向由導(dǎo)電順序決定。 不過，出于對力矩、平穩(wěn)、噪音及減少角度等方面的考慮，電機(jī)定子往往采用AABBBCCCAA的導(dǎo)電順序，將原來每步移位1/3T改變?yōu)?/6T，甚至可以通過二相電流不同的組合，使移位由1/3T變?yōu)?/12T、1/24T。不難看出，電機(jī)定子上有m相勵(lì)磁繞阻，其軸線分別與轉(zhuǎn)子齒軸線偏1/m、2/m(m - 1)/m，并且導(dǎo)電按一定的相序，就能控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，這是步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的物理?xiàng)l件。只要符合這一條件理論上可以制造任何相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)。 出于成本等

11、多方面考慮，市場上的步機(jī)電機(jī)一般以二、三、四、五相為多。 根據(jù)以上對步機(jī)電機(jī)工作原理的分析，可以引出以下一些步進(jìn)電機(jī)的基本參數(shù)：18步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件電機(jī)固有步距角：表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)步進(jìn)脈沖信號，電機(jī)所轉(zhuǎn) 動(dòng) 的 角 度 。 電 機(jī) 出 廠 時(shí) 給 出 了 一 個(gè) 步 距 角 的 值 ， 如0.9/1.8(表示半步工作時(shí)為0.9、整步工作時(shí)為1.8)，這個(gè)步距角可以稱之為“電機(jī)固有步距角”，它不一定是電機(jī)實(shí)際工作時(shí)的真正步距角，真正的步距角和驅(qū)動(dòng)器有關(guān)。步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)。是指電機(jī)內(nèi)部的線圈組數(shù)，目前常用的有二相、三相、四相、五相步進(jìn)電機(jī)。電機(jī)相數(shù)不同，其步距角也不同，一般二相電機(jī)的步距角

12、為0.9/1.8、三相的為0.75/1.5、五相的為0.36/0.72。在沒有細(xì)分驅(qū)動(dòng)器時(shí)，用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)來滿足自己步距角的要求。如果使用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器，則相數(shù)將變得沒有意義，用戶只需在驅(qū)動(dòng)器上改變細(xì)分?jǐn)?shù)，就可以改變步距角。 19步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件保持轉(zhuǎn)矩(HOLDING TORQUE)： 是指步進(jìn)電機(jī)通電但沒有轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。它是步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一，通常步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一。例如，標(biāo)記為2N.m的步進(jìn)電機(jī)，是指該步進(jìn)電

13、機(jī)的保持轉(zhuǎn)矩為2N.m。 以下是步進(jìn)電機(jī)的一些主要特點(diǎn)：（1）、一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步距角的3-5%，且不累積。 （2）、步進(jìn)電機(jī)外表允許的最高溫度。 步進(jìn)電機(jī)溫度過高首先會使電機(jī)的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步，因此電機(jī)外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機(jī)磁性材料的退磁點(diǎn)；一般來講，磁性材料的退磁點(diǎn)都在130以上，有的甚至高達(dá)200以上，所以步進(jìn)電機(jī)外表溫度在8090完全正常。 20步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件（3）、步進(jìn)電機(jī)的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。 當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)各相繞組的電感將形成一個(gè)反向電動(dòng)勢；頻率越高，反向電動(dòng)勢越大。在它的作用下，電機(jī)隨頻率(或速度)的增大而相電流減小

14、，從而導(dǎo)致力矩下降。 （4）、步進(jìn)電機(jī)低速時(shí)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn),但若高于一定速度就無法啟動(dòng),并伴有嘯叫聲。步進(jìn)電機(jī)有一個(gè)技術(shù)參數(shù)為空載啟動(dòng)頻率，即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟動(dòng)的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機(jī)不能正常啟動(dòng)，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的情況下，啟動(dòng)頻率應(yīng)更低。如果要使電機(jī)達(dá)到高速轉(zhuǎn)動(dòng)，脈沖頻率應(yīng)該有加速過程，即啟動(dòng)頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻(電機(jī)轉(zhuǎn)速從低速升到高速)。 讀者若要對步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理做進(jìn)一步了解，請參閱參考文獻(xiàn)【44】和【45】中的相關(guān)章節(jié)。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)以其顯著的特點(diǎn)，在數(shù)字化制造時(shí)代發(fā)揮著重大的用途，伴隨著不同的數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展以及步進(jìn)電

15、機(jī)本身技術(shù)的提高，步進(jìn)電機(jī)將會在更多的領(lǐng)域內(nèi)得到應(yīng)用。21步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件19.6.2 TA8435H19.6.2 TA8435H步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 TA8435H是東芝（TOSHIBA）公司生產(chǎn)的雙極性單片正弦細(xì)分二相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)專用芯片，采用HZIP25封裝形式，如圖19-6所示給出了TA8435H的實(shí)物圖。TA8435H可以驅(qū)動(dòng)二相步進(jìn)電機(jī)，且電路簡單、工作可靠。該芯片還具有以下特點(diǎn)【46】:圖圖19-6 TA8435H19-6 TA8435H步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片實(shí)物圖步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片實(shí)物圖22步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件（1）、工作電壓范圍寬，達(dá)到1040V。（2）、輸出電流

16、可達(dá)1.5A(平均)和2.5A(峰值)。（3）、具有整步、半步、1/4 細(xì)分和1/8細(xì)分運(yùn)行方式可供選擇。（4）、采用脈寬調(diào)制式斬波驅(qū)動(dòng)方式。（5）、具有正/反轉(zhuǎn)控制功能。（6）、帶有復(fù)位和使能引腳。（7）、可選擇使用單時(shí)鐘輸入或雙時(shí)鐘輸入。 圖19-7是TA8435H步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片內(nèi)部功能及引腳圖，各引腳功能被列在表19-1中。 從圖19-7中可以看出，TA8435H主要由1個(gè)解碼器、2個(gè)橋式驅(qū)動(dòng)電路、2個(gè)輸出電流控制電路、1個(gè)最大電流限制電路、1個(gè)斬波器和2個(gè)電壓比較器等功能模塊組成。23步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件圖圖19-7 19-7 TA84TA8435H35H步進(jìn)步進(jìn)電機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)芯

17、片芯片內(nèi)部內(nèi)部功能功能及引及引腳圖腳圖24步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件25步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件表表19-1 TA8435H步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片各步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片各引腳引腳功能功能26步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件19.6.3 TA8435H19.6.3 TA8435H對兩相步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分控制對兩相步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分控制圖圖19-8 TA8435H19-8 TA8435H對兩相步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分控制系統(tǒng)功能圖對兩相步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分控制系統(tǒng)功能圖27步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件 步進(jìn)電機(jī)有兩種工作方式，即整步方式和半步方式。以步距角1.8的兩相混合式步進(jìn)電機(jī)為例，若采用雙極性驅(qū)動(dòng)方式【44】，則可以將步進(jìn)電機(jī)的兩相視作四相進(jìn)行控

18、制。雙極性驅(qū)動(dòng)方式是指對繞組進(jìn)行正向和反向通電，兩相混合式步進(jìn)電機(jī)必須采用雙極性兩相混合式步進(jìn)電機(jī)必須采用雙極性驅(qū)動(dòng)方式。驅(qū)動(dòng)方式。 圖19-8是TA8435H對兩相步進(jìn)電機(jī)細(xì)分控制的系統(tǒng)功能圖，A和nA是電機(jī)的一相，B和nB是電機(jī)的另一相，由TA8435H的相應(yīng)輸出給出控制脈沖信號。 在整步方式下【47】，步進(jìn)電機(jī)每接收一個(gè)脈沖，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)1.8，旋轉(zhuǎn)一周，則需要200個(gè)脈沖。在半步方式下，步進(jìn)電機(jī)每接收一個(gè)脈沖，旋轉(zhuǎn)0.9，旋轉(zhuǎn)一周，則需要400個(gè)脈沖?？刂撇竭M(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)必須按一定的時(shí)序?qū)Σ竭M(jìn)電機(jī)引入線輸入給定脈沖。以上述兩相四線制步進(jìn)電機(jī)為例，其半步工作方式和整步工作方式的控制時(shí)序如圖19

19、-9所示。28步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件圖圖19-9 19-9 步進(jìn)電機(jī)整步方式和半步方式時(shí)序圖步進(jìn)電機(jī)整步方式和半步方式時(shí)序圖29步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件 步進(jìn)電機(jī)各相繞組的電流是按照給定工作方式的節(jié)拍輪流通電的，繞組的通電是按照通電斷電再通電再斷電的順序循環(huán)進(jìn)行，如果將這一過程復(fù)雜化，即每次通電時(shí)電流的幅值并不是一次升到位，而是分級、逐級上升。 同樣，每次斷電時(shí)電流也不是一次降到0，而是逐級下降。由于電磁力的大小與繞組通電電流的大小有關(guān)，當(dāng)通電相的電流并不馬上升到位，而斷電相的電流并不立即降為0時(shí)，它們所產(chǎn)生的磁場合力會使轉(zhuǎn)子有一個(gè)新的平衡位置，這個(gè)新的平衡位置限定在原來步距角的范圍內(nèi)，此時(shí)繞組

20、中電流的波形不再是一個(gè)近似方波，而是一個(gè)被分成N個(gè)階段的近似階梯波，則電流每升或降一個(gè)階梯時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一小步，當(dāng)轉(zhuǎn)子按照這樣的規(guī)律轉(zhuǎn)過N小步時(shí)，實(shí)際上相當(dāng)于它轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角，這種將一個(gè)步距角細(xì)分成若干小步的驅(qū)動(dòng)方法稱為細(xì)分驅(qū)動(dòng)。30步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件圖圖19-10 TA8435H19-10 TA8435H的細(xì)分控制原理圖的細(xì)分控制原理圖31步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件 結(jié)合圖19-7，下面對TA8435H的細(xì)分控制原理來進(jìn)行分析。在圖19-7中，第一個(gè)CLK（CLK1或CLK2）時(shí)鐘周期內(nèi)，解碼器打開橋式驅(qū)動(dòng)電路，電流從Vma流經(jīng)電機(jī)的線圈后經(jīng)Rnfa后與地構(gòu)成回路，由于線圈電感的作用，電流是逐

21、漸增大的，所以Rnfa上的電壓也隨之上升。當(dāng)Rnfa上的電壓Vnfa大于比較器正端的電壓時(shí)，比較器使橋式驅(qū)動(dòng)電路關(guān)閉，電機(jī)線圈上的電流IA開始衰減，Rnfa上的電壓也相應(yīng)減?。划?dāng)電壓值小于比較器正向電壓時(shí)，橋式驅(qū)動(dòng)電路又重新導(dǎo)通，如此循環(huán)，電流不斷的上升和下降形成鋸齒波，其波形如圖19-10中IA波形的第1段。 TA8435H正常工作時(shí)，其內(nèi)部另斬波器的頻率很高，一般在幾十kHz，其頻率大小與所選用電容有關(guān)。在OSC作用下，電流鋸齒波紋非常小，可以近似認(rèn)為輸出電流是直流。32步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件 在第2個(gè)時(shí)鐘周期開始時(shí)，輸出給步進(jìn)電機(jī)線圈電流的控制電壓UA達(dá)到第2階段，比較器正向電壓也相應(yīng)為

22、第2階段的電壓，因此，流經(jīng)步進(jìn)電機(jī)線圈的電流從第l階段也升至第2階段。電流波形如圖19-10中IA的第2部分。 TA8435H的工作原理在第3、4時(shí)鐘周期與第1、2是一樣的，只是又升高比較器正向電壓而已，輸出電流波形如圖19-10中IA的第3、4部分。如此最終形成階梯電流，加在線圈B上的電流，如圖19-10中IB。在CLK的一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，流經(jīng)線圈A和線圈B的電流共同作用下，步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一個(gè)細(xì)分步。33步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件 由以上介紹可知，細(xì)分工作方式的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的，即使用細(xì)分方式可以提高步進(jìn)電機(jī)的控制精度，降低步進(jìn)電機(jī)的振動(dòng)和噪聲。因此，步進(jìn)電機(jī)在低頻工作時(shí)，可以選用1/4細(xì)分或1/8

23、細(xì)分模式，以降低系統(tǒng)的振動(dòng)和噪聲。 當(dāng)系統(tǒng)需要在高速工作時(shí)，細(xì)分模式有可能達(dá)不到要求的運(yùn)行速度，這時(shí)可以選用整步或半步方式。在速度較高時(shí)，步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行在整步或半步工作模式下，可以達(dá)到穩(wěn)定、振動(dòng)和噪聲都小的要求。實(shí)踐證明【48】, 步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)可以減小步進(jìn)電機(jī)的步距角, 提高電機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性, 增加控制的靈活性等。34步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件19.6.4 19.6.4 開發(fā)板上兩相步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的實(shí)現(xiàn)開發(fā)板上兩相步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的實(shí)現(xiàn) 圖19-8是PMY單片機(jī)開發(fā)板上TA8435H對兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分控制的系統(tǒng)功能圖，為了充分利用板上資源，這里可以用并口擴(kuò)展芯片82C55的PB口來

24、實(shí)現(xiàn)對TA8435H的控制。 82C55芯片PB口的PB0和PB1分別與TA8435H的時(shí)鐘輸入CLKl和CLK2相連，這兩個(gè)時(shí)鐘的最大頻率不能超過5kHz?？刂茣r(shí)鐘的頻率，即可控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速率。本項(xiàng)目中的19.5節(jié)C語言源程序中利用了定時(shí)器T0實(shí)現(xiàn)對時(shí)鐘CLK2的頻率控制，由于主程序在初始化時(shí)將CLKl置為高電平，因此項(xiàng)目中采用的是單時(shí)鐘方式，T0的設(shè)置代碼如下：35步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件void Timer0_init() /定時(shí)器T0初始化 TMOD=0 x01; /定時(shí)器T0工作在方式1 TH0=(65536-Tset)/256; /定時(shí)器T0計(jì)數(shù)值高位 TL0=(65536-Tset

25、)%256; /定時(shí)器T0計(jì)數(shù)值低位 程序中的符號常量Tset是定時(shí)器T0的時(shí)間設(shè)置常數(shù)，Tset取值越大，控制時(shí)鐘CLK2的頻率越小?？梢酝ㄟ^修改整個(gè)程序開頭的預(yù)定義部分：#define Tset 3000 設(shè)置Tset的值。同時(shí)，由于定時(shí)器T0工作在方式1，所以在定時(shí)器T0中斷服務(wù)程序中，定時(shí)器計(jì)數(shù)器TH0和TL0的值也會隨著Tset值的改變而被修改，相關(guān)程序如下：36步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件void t0(void) interrupt 1 using 0 /定時(shí)器T0中斷服務(wù)程序，產(chǎn)生CLK2時(shí)鐘脈沖 ET0=0; /關(guān)定時(shí)器T0中斷，防止其它T0中斷打斷中斷處理過程 TH0=(6553

26、6-Tset)/256; /工作方式1要求定時(shí)器T0計(jì)數(shù)值高位被再次賦值 TL0=(65536-Tset)%256; /工作方式1要求定時(shí)器T0計(jì)數(shù)值低位被再次賦值 37步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件 由于Tset是常數(shù)，在源程序中修改Tset值后，程序必須被重新編譯一次。如果將Tset設(shè)置成變量，通過設(shè)置鍵值改變它的大小，則定時(shí)器T0并不會象意料中的改變TH0和TL0的值，這說明定時(shí)器計(jì)數(shù)器TH0和TL0中的設(shè)置值必須為常量。 另一種調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的方法就是采用延時(shí)程序產(chǎn)生時(shí)鐘CLK2，這時(shí)CLK2的頻率可以在程序中被連續(xù)設(shè)置，其缺點(diǎn)是延時(shí)程序會占用大量的主程序資源，影響系統(tǒng)對其他事件的響應(yīng)。38

27、步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件19.6.5 19.6.5 開發(fā)板上兩相步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)控制開發(fā)板上兩相步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)控制 除了通過TA8435H對兩相步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制之外，還可以通過它完成對兩相步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)、正反轉(zhuǎn)和細(xì)分控制。 定時(shí)器T0產(chǎn)生的CLK2時(shí)鐘是TA8435H的時(shí)鐘輸入，若無CLK1或CLK2時(shí)鐘信號產(chǎn)生，則TA8435H不會驅(qū)動(dòng)兩相步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行，因此可以通過啟動(dòng)和關(guān)閉單片機(jī)定時(shí)器T0的方式來控制步進(jìn)電機(jī)的開合。 在主程序初始化時(shí)，為了滿足開機(jī)后步進(jìn)電機(jī)處于關(guān)機(jī)狀態(tài)，應(yīng)在定時(shí)器T0初始化完畢后即刻關(guān)閉：TR0=0; /關(guān)定時(shí)器T0，無CLK2時(shí)鐘輸出39步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件 只有通過相

28、應(yīng)的按鍵，才能使得步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)或停止運(yùn)行：case 1:TR0=1; /開定時(shí)器T0,啟動(dòng)CLK2時(shí)鐘輸出,運(yùn)行步進(jìn)電機(jī) ;PA8255=0 x00; /打開8個(gè)LED燈,表示步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行 break;case 4:TR0=0; /TR0=0,步進(jìn)電機(jī)關(guān)機(jī) ;PA8255=0 xff; /8個(gè)LED燈全滅,表示步進(jìn)電機(jī)停轉(zhuǎn) break; 因此開發(fā)板上的S4鍵具有將定時(shí)器T0關(guān)閉的功能；S1鍵則可以打開定時(shí)器T0。 8個(gè)LED燈可以作為步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的狀態(tài)指示，步進(jìn)電機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)所有燈都滅；運(yùn)行時(shí)則全部點(diǎn)亮。40步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件19.6.6 19.6.6 開發(fā)板上兩相步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制開發(fā)板上兩

29、相步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制 在圖19-8中，與82C55并口擴(kuò)展芯片PB2腳相連的是TA8435H的CW/CCW引腳，由表19-1可知，該引腳控制步進(jìn)電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)。高電平為CW，控制電機(jī)正轉(zhuǎn)；低電平為CCW，表示電機(jī)反轉(zhuǎn)。 前文已經(jīng)介紹過，STC單片機(jī)對自己的端口進(jìn)行讀寫時(shí)，既可以單獨(dú)對某個(gè)引腳給出控制信號，也可通過總線讀寫方式進(jìn)行控制。由于本項(xiàng)目是通過82C55對TA8435H進(jìn)行輸出控制的，不能選擇端口控制方式，必須通過總線控制方式實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制，以下是步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制的具體實(shí)現(xiàn)：41步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件case 5:PB8255|=0 x04; /設(shè)置PB2:CW/CWW=

30、1，電機(jī)正轉(zhuǎn) ;break; case 8:PB8255&=0 xfb; /設(shè)置PB2:CW/CWW=0，電機(jī)反轉(zhuǎn) ;break; 項(xiàng)目開發(fā)板上的S5鍵完成電機(jī)正轉(zhuǎn)的控制，如何通過設(shè)置PB2腳為高電平而不影響PB口的其它控制信號的狀態(tài)呢？程序是通過用PB82C55端口與0 x04按位相或?qū)崿F(xiàn)的，如圖19-11所示，這種方法既能夠?qū)B2腳設(shè)置為高電平也會保持PB端口的其它控制信號狀態(tài)。同理，用數(shù)字0 xfb與PB82C55端口按位相與，實(shí)現(xiàn)將PB2腳設(shè)置為低電平同時(shí)保持PB端口的其它控制信號狀態(tài)不變，開發(fā)板上的S8鍵完成這一功能選擇。42步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件圖圖19-11 19-11 程序?qū)Τ绦驅(qū)?2C5582C55的的PB2PB2腳高低電平設(shè)置原理圖腳高低電平設(shè)置原理圖43步進(jìn)電機(jī)控制PPT課件19.6.7 19.6.7 開發(fā)板上兩相步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分控制開發(fā)板上兩相步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分控制 最后，看一下程序是如何實(shí)現(xiàn)兩相步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分控制。還是在圖19-8中，82C55的PB5與TA8435H的REFIN相連，REFIN為高電平時(shí)，Nfa和Nfb的輸出電壓為0.8V，REFIN