第七章信號的執(zhí)行

1、 使用直流電源的電機(jī)叫做使用直流電源的電機(jī)叫做直流電機(jī)直流電機(jī)。只要把直流。只要把直流電機(jī)的端子接到直流電源上就可以簡單地使其運(yùn)電機(jī)的端子接到直流電源上就可以簡單地使其運(yùn)轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)。 直流電機(jī)是一種具有優(yōu)良控制特性的電機(jī)，在角直流電機(jī)是一種具有優(yōu)良控制特性的電機(jī)，在角位移控制和速度控制的伺服系統(tǒng)中有著十分廣泛位移控制和速度控制的伺服系統(tǒng)中有著十分廣泛的應(yīng)用。的應(yīng)用。u直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)主磁極換向磁極電刷裝置機(jī)座端蓋定子轉(zhuǎn)子電樞鐵心電樞繞組換向器轉(zhuǎn)軸軸承u直流電動機(jī)的工作原理 把電刷把電刷A、B接到直流接到直流電源上，電刷電源上，電刷A接正極，接正極，電刷電刷B接負(fù)極。此時(shí)電樞接負(fù)極。此時(shí)電樞線圈中

2、將電流流過。如右線圈中將電流流過。如右圖。圖。 直流電動機(jī)是將電能轉(zhuǎn)直流電動機(jī)是將電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。變成機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。 在磁場作用下，在磁場作用下，N極性極性下導(dǎo)體下導(dǎo)體ab受力方向從右向受力方向從右向左，左，S 極下導(dǎo)體極下導(dǎo)體cd受力方受力方向從左向右。該電磁力形向從左向右。該電磁力形成逆時(shí)針方向的電磁轉(zhuǎn)矩。成逆時(shí)針方向的電磁轉(zhuǎn)矩。當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩大于阻轉(zhuǎn)矩時(shí)，當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩大于阻轉(zhuǎn)矩時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。電機(jī)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。e=vBLu直流電動機(jī)的工作原理 原原N N極性下導(dǎo)體極性下導(dǎo)體abab轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)到到S S極下，受力方向從左向右，極下，受力方向從左向右，原原S S 極下導(dǎo)

3、體極下導(dǎo)體cdcd轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)到N N極下，極下，受力方向從右向左。該電磁受力方向從右向左。該電磁力形成逆時(shí)針方向的電磁轉(zhuǎn)力形成逆時(shí)針方向的電磁轉(zhuǎn)矩。線圈在該電磁力形成的矩。線圈在該電磁力形成的電磁轉(zhuǎn)矩作用下繼續(xù)逆時(shí)針電磁轉(zhuǎn)矩作用下繼續(xù)逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。方向旋轉(zhuǎn)。 當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)到右圖所示當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)到右圖所示位置時(shí)，位置時(shí)， 實(shí)際的直流電動機(jī)的電樞并非單一線圈，磁極也并非實(shí)際的直流電動機(jī)的電樞并非單一線圈，磁極也并非一對。一對。 起?？刂苬直流電機(jī)控制 u 用三極管控制u 用繼電器控制 正反轉(zhuǎn)控制正反轉(zhuǎn)控制u 用三極管控制用三極管控制u用繼電器控制用繼電器控制 調(diào)速控制調(diào)速控制u 單向運(yùn)行u PWM控制u

4、 雙向運(yùn)行l(wèi) 線性控制方式調(diào)節(jié)平滑，但效率很低，多用于小電機(jī)的控制系統(tǒng)；線性控制方式調(diào)節(jié)平滑，但效率很低，多用于小電機(jī)的控制系統(tǒng)；l PWMPWM控制方式具有良好的經(jīng)濟(jì)性，但會導(dǎo)致噪聲、振動以及電刷和換向控制方式具有良好的經(jīng)濟(jì)性，但會導(dǎo)致噪聲、振動以及電刷和換向器損傷等問題出現(xiàn)；器損傷等問題出現(xiàn)；l PWMPWM控制方式已經(jīng)成為現(xiàn)代電機(jī)控制技術(shù)的主流。控制方式已經(jīng)成為現(xiàn)代電機(jī)控制技術(shù)的主流。T t1 t2 t OUo Us T0中斷函數(shù)P1口輸出控制字重置定時(shí)常數(shù)退出中斷是否程序開始電機(jī)初始化T0初始化開T0中斷和總中斷鍵盤處理程序查尋鍵盤有鍵按下？程序流程圖和功能程序代碼讀取鍵值運(yùn)行方式設(shè)定

5、返回鍵盤處理程序單步運(yùn)行設(shè)定速度設(shè)定正反轉(zhuǎn)設(shè)定啟停機(jī)設(shè)定運(yùn)行位置設(shè)定1、步進(jìn)電動機(jī)簡介2、步進(jìn)電動機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理3、步進(jìn)電動機(jī)的分類4、步進(jìn)電動機(jī)的環(huán)形分配器5、步進(jìn)電動機(jī)的驅(qū)動6、步進(jìn)電動機(jī)的控制7、步進(jìn)電動機(jī)的應(yīng)用實(shí)例 2 2、步進(jìn)電動、步進(jìn)電動機(jī)的結(jié)構(gòu)機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原與工作原理理結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：步進(jìn)電動步進(jìn)電動機(jī)由機(jī)由定子定子和和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子兩兩大部分組大部分組成。成。 反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 永磁式步進(jìn)電動機(jī)示意圖永磁式步進(jìn)電動機(jī)示意圖 永磁式步進(jìn)電動機(jī)環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)永磁式步進(jìn)電動機(jī)環(huán)形線圈結(jié)構(gòu) 混合式步進(jìn)電動機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖混合式步進(jìn)電動機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 4

6、4、步進(jìn)電動機(jī)的環(huán)形分配器、步進(jìn)電動機(jī)的環(huán)形分配器 步進(jìn)電動機(jī)是繞組按一定方式輪流通電工作的。為了實(shí)步進(jìn)電動機(jī)是繞組按一定方式輪流通電工作的。為了實(shí)現(xiàn)這種輪流通電，需要將控制脈沖按規(guī)定的方式分配給步進(jìn)現(xiàn)這種輪流通電，需要將控制脈沖按規(guī)定的方式分配給步進(jìn)電動機(jī)，實(shí)現(xiàn)這種脈沖分配功能的是環(huán)形分配器。環(huán)形分配電動機(jī)，實(shí)現(xiàn)這種脈沖分配功能的是環(huán)形分配器。環(huán)形分配器的輸出信號還需進(jìn)行功率放大才能驅(qū)動步進(jìn)電動機(jī)。器的輸出信號還需進(jìn)行功率放大才能驅(qū)動步進(jìn)電動機(jī)。 環(huán)形分配表環(huán)形分配表 接通某相繞組時(shí)，高壓開關(guān)接通某相繞組時(shí)，高壓開關(guān)T T2 2和和低壓開關(guān)低壓開關(guān)T T1 1同時(shí)接通。此時(shí)，二同時(shí)接通。此時(shí)

7、，二極管極管D D1 1和和D D2 2均處于反偏截止?fàn)顟B(tài)，均處于反偏截止?fàn)顟B(tài)，V VH H和和V VL L串聯(lián)后向繞組串聯(lián)后向繞組L L供電，使供電，使繞組電流迅速上升；繞組電流迅速上升； 經(jīng)過很短時(shí)間，高壓開關(guān)經(jīng)過很短時(shí)間，高壓開關(guān)T T2 2關(guān)斷，關(guān)斷，于是只有低壓電源于是只有低壓電源V VL L經(jīng)二極管經(jīng)二極管D D2 2和低壓開關(guān)和低壓開關(guān)T T1 1向繞組供電，維持向繞組供電，維持繞組流過額定電流；繞組流過額定電流； 當(dāng)需要斷開繞組電流時(shí)，同時(shí)關(guān)當(dāng)需要斷開繞組電流時(shí)，同時(shí)關(guān)斷高、低壓開關(guān)斷高、低壓開關(guān)T T1 1和和T T2 2，繞組電，繞組電流經(jīng)二極管流經(jīng)二極管D D1 1和和D

8、 D2 2和高壓電源和高壓電源V VH H流通，并迅速衰減至零。流通，并迅速衰減至零。恒流驅(qū)動電路：u當(dāng)當(dāng)vi輸入通電信號時(shí)，三極管輸入通電信號時(shí)，三極管T1、T2、T3均導(dǎo)通，高壓電源均導(dǎo)通，高壓電源VH通過通過T2、T3使繞組使繞組L中的電流迅速上升；中的電流迅速上升；u當(dāng)繞組電流超過額定電流時(shí)，采樣電阻當(dāng)繞組電流超過額定電流時(shí)，采樣電阻R4兩端產(chǎn)生高于參考兩端產(chǎn)生高于參考電壓電壓VR的電平信號，使電壓比較器的電平信號，使電壓比較器C的輸出由高電平跳變?yōu)榈妮敵鲇筛唠娖教優(yōu)榈碗娖?，并使低電平，并使T1、T2關(guān)斷；關(guān)斷；u當(dāng)電流降到額定值以下時(shí)，當(dāng)電流降到額定值以下時(shí)，T1，T2再次導(dǎo)通，電

9、源再次導(dǎo)通，電源VH又使繞又使繞組電流上升。上述過程不斷重復(fù)，繞組中的電流便保持在額組電流上升。上述過程不斷重復(fù)，繞組中的電流便保持在額定值上下，呈類似鋸齒形波動；定值上下，呈類似鋸齒形波動；u當(dāng)當(dāng)vi0時(shí)，時(shí)，T1、T2、T3均截止，繞組中的電流通過均截止，繞組中的電流通過D2、R5、D3和和VH迅速泄放，故電流泄放的時(shí)間較短；迅速泄放，故電流泄放的時(shí)間較短；u恒流驅(qū)動電路有較高的工作頻率和電源效率，但由于電流波恒流驅(qū)動電路有較高的工作頻率和電源效率，但由于電流波形頂部呈鋸齒形波動，所以會產(chǎn)生較大的電磁噪聲。形頂部呈鋸齒形波動，所以會產(chǎn)生較大的電磁噪聲。 l在升、降頻過程中，考慮步進(jìn)電機(jī)慣性，要求每改變一在升、降頻過程中，考慮步進(jìn)電機(jī)慣性，要求每改變一次頻率，需持續(xù)運(yùn)行一定步數(shù)，稱頻率階梯步長。次頻率，需持續(xù)運(yùn)行一定步數(shù)，稱頻率階梯步長。四相