電機控制接口與驅(qū)動電路分析

1、電機控制接口與驅(qū)動電路分析2012年春 第1頁，共19頁，2022年，5月20日，5點39分，星期五2012年春 一、步進電機概述1、什么是步進電機？步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響。當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。由于脈沖信號數(shù)與步距角的線性關(guān)

2、系，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點，使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進電機來控制變的非常的簡單。第2頁，共19頁，2022年，5月20日，5點39分，星期五2012年春 2、分類 現(xiàn)在比較常用的步進電機包括反應式步進電機（VR）、永磁式步進電機（PM）、混合式步進電機（HB）和單相式步進電機等。感應子式電機以相數(shù)可分為：二相電機、三相電機、四相電機、五相電機等。 它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進電機卻非易事，它涉及到機械、電機、電子及計算機等許多專業(yè)知識。 步進電機作為執(zhí)行元件，是機電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一, 廣泛應用在各種自動化控制系統(tǒng)中。

3、隨著微電子和計算機技術(shù)的發(fā)展，步進電機的需求量與日俱增，在各個國民經(jīng)濟領(lǐng)域都有應用。 第3頁，共19頁，2022年，5月20日，5點39分，星期五2012年春 3、基本原理通常電機的轉(zhuǎn)子為永磁體，當電流流過定子繞組時，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場。該磁場會帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。當定子的矢量磁場旋轉(zhuǎn)一個角度。轉(zhuǎn)子也隨著該磁場轉(zhuǎn)一個角度。每輸入一個電脈沖，電動機轉(zhuǎn)動一個角度前進一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序，電機就會反轉(zhuǎn)。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動機各相繞組的通電順序來控制步進電機的轉(zhuǎn)動。第4頁，共19頁

4、，2022年，5月20日，5點39分，星期五2012年春 開始時，開關(guān)SB接通電源，SA、SC、SD斷開，B相磁極和轉(zhuǎn)子0、3號齒對齊。同時，轉(zhuǎn)子的1、4號齒就和C、D相繞組磁極產(chǎn)生錯齒，2、5號齒就和D、A相繞組磁極產(chǎn)生錯齒。第5頁，共19頁，2022年，5月20日，5點39分，星期五2012年春 當開關(guān)SC接通電源，SB、SA、SD斷開時，由于C相繞組的磁力線和1、4號齒之間磁力線的作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，1、4號齒和C相繞組的磁極對齊。而0、3號齒和A、B相繞組產(chǎn)生錯齒，2、5號齒就和A、D相繞組磁極產(chǎn)生錯齒。第6頁，共19頁，2022年，5月20日，5點39分，星期五2012年春 依次類推，

5、A、B、C、D四相繞組輪流供電，則轉(zhuǎn)子會沿著A、B、C、D方向轉(zhuǎn)動。反之，依次D 、 C、 B、 A四相繞組輪流供電，則轉(zhuǎn)子會沿著D 、 C、 B、 A方向轉(zhuǎn)動。電機轉(zhuǎn)子的位置和速度由導電次數(shù)（脈沖數(shù)）和頻率成一一對應關(guān)系。而方向由導電順序決定。 第7頁，共19頁，2022年，5月20日，5點39分，星期五2012年春 4、工作方式四相步進電機按照通電順序的不同，可分為：單四拍雙四拍八拍三種工作方式。第8頁，共19頁，2022年，5月20日，5點39分，星期五2012年春 單四拍雙四拍八拍勵磁序列ABCD勵磁序列ABCD勵磁序列ABCD10001100100001000110110000100

6、0110100000110010110100011000010010001100011001000110001000110011001單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉(zhuǎn)動力矩小。八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持較高的轉(zhuǎn)動力矩又可以提高控制精度。第9頁，共19頁，2022年，5月20日，5點39分，星期五2012年春 單四拍 雙四拍 八拍 第10頁，共19頁，2022年，5月20日，5點39分，星期五2012年春 單四拍雙四拍八拍勵磁序列ABCD勵磁序列ABCD勵磁序列ABCD1000110010000100011011000010001101000

7、00110010110100011000010010001100011001000110001000110011001勵磁序列定義：uchar code step_code_forward8=0 x01,0 x03,0 x02,0 x06,0 x04,0 x0c,0 x08,0 x09;第11頁，共19頁，2022年，5月20日，5點39分，星期五2012年春 二、電機驅(qū)動達林頓管達林頓管又稱復合管。它將二只三極管適當?shù)倪B接在一起，以組成一只等效的新的三極管。這等效于三極管的放大倍數(shù)是二者之積。在電子學電路設(shè)計中，達林頓接法常用于功率放大器和穩(wěn)壓電源中。達林頓電路有四種接法：NPN+NPNPN

8、P+PNPNPN+PNPPNP+NPN前二種是同極性接法，后二種是異極性接法。第12頁，共19頁，2022年，5月20日，5點39分，星期五2012年春 ULN2003A500-mA-Rated Collector Current (Single Output)High-Voltage Outputs .50 VOutput Clamp DiodesInputs Compatible With Various Types ofLogicRelay-Driver Applications第13頁，共19頁，2022年，5月20日，5點39分，星期五2012年春 Description/order

9、ing information The ULN2001A, ULN2002A, ULN2003A,ULN2004A, ULQ2003A, and ULQ2004A are high-voltage, high-current Darlington transistor arrays. Each consists of seven NPN Darlington pairs that feature high-voltage outputs with common-cathode clamp diodes for switching inductive loads. The collector-c

10、urrent rating of a single Darlington pair is 500 mA. The Darlington pairs can be paralleled for higher current capability. Applications include relay drivers, hammer drivers, lamp drivers, display drivers (LED and gas discharge), line drivers, and logic buffers. For 100-V (otherwise interchangeable)

11、 versions of the ULN2003A and ULN2004A, see the SN75468 and SN75469, respectively.第14頁，共19頁，2022年，5月20日，5點39分，星期五2012年春 L298N功能表ENAIn1In2運行狀態(tài)0停止110正傳101反轉(zhuǎn)111剎停100停止電機驅(qū)動芯片L298第15頁，共19頁，2022年，5月20日，5點39分，星期五2012年春 L298典型應用電路單片機控制第16頁，共19頁，2022年，5月20日，5點39分，星期五2012年春 三、控制流程void Step_Motor_Forward(uchar n) uchar i,j; for(i=0;i5*n;i+) for(j=0;j8;j+) if(K3=0)break; P1=step_code_forwardj; Delay_Ms(25)