電機控制接口與驅動電路分析

電機控制接口與驅動電路分析2012年春

第1頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月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。當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉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動的速度和加速度，從而達到調速的目的。由于脈沖信號數(shù)與步距角的線性關系，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、位置等控制領域用步進電機來控制變的非常的簡單。第2頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月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，是機電一體化的關鍵產(chǎn)品之一,廣泛應用在各種自動化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計算機技術的發(fā)展，步進電機的需求量與日俱增，在各個國民經(jīng)濟領域都有應用。第3頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月2012年春

3、基本原理通常電機的轉子為永磁體，當電流流過定子繞組時，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場。該磁場會帶動轉子旋轉一角度，使得轉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一個角度。轉子也隨著該磁場轉一個角度。每輸入一個電脈沖，電動機轉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、轉速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序，電機就會反轉。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動。第4頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月2012年春

開始時，開關SB接通電源，SA、SC、SD斷開，B相磁極和轉子0、3號齒對齊。同時，轉子的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，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月2012年春

當開關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，使轉子轉動，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，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月2012年春

依次類推，A、B、C、D四相繞組輪流供電，則轉子會沿著A、B、C、D方向轉動。反之，依次D、C、B、A四相繞組輪流供電，則轉子會沿著D、C、B、A方向轉動。 電機轉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系。而方向由導電順序決定。

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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，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月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ABCD100011001000010001101100001000110100000110010110100011000010010001100011001000110001000110011001 單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉動力矩小。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動力矩又可以提高控制精度。第9頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月2012年春

單四拍雙四拍八拍第10頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月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ABCD100011001000010001101100001000110100000110010110100011000010010001100011001000110001000110011001勵磁序列定義：ucharcodestep_code_forward[8]={0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08,0x09};第11頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月2012年春

二、電機驅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+NPNPNP+PNPNPN+PNPPNP+NPN前二種是同極性接法，后二種是異極性接法。第12頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月2012年春

ULN2003A500-mA-RatedCollectorCurrent(SingleOutput)High-VoltageOutputs...50VOutputClampDiodesInputsCompatibleWithVariousTypesofLogicRelay-DriverApplications第13頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月2012年春

Description/orderinginformationTheULN2001A,ULN2002A,ULN2003A,ULN2004A,ULQ2003A,andULQ2004Aarehigh-voltage,high-currentDarlingtontransistorarrays.EachconsistsofsevenNPNDarlingtonpairsthatfeaturehigh-voltageoutputswithcommon-cathodeclampdiodesforswitchinginductiveloads.Thecollector-currentratingofasingleDarlingtonpairis500mA.TheDarlingtonpairscanbeparalleledforhighercurrentcapability.Applicationsincluderelaydrivers,hammerdrivers,lampdrivers,displaydrivers(LEDandgasdischarge),linedrivers,andlogicbuffers.For100-V(otherwiseinterchangeable)versionsoftheULN2003AandULN2004A,seetheSN75468andSN75469,respectively.第14頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月2012年春

L298N功能表ENAIn1In2運行狀態(tài)0××停止110正傳101反轉111剎停100停止電機驅動芯片——L298第15頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月2012年春

L298典型應用電路單片機控制第16頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月2012年春

三、控制流程voidStep_Motor_Forward(ucharn){uchari,j;for(i=0;i<5*n;i++){ for(j=0;j<8;j++) {if(K3==0) break; P1=step_code_forward[j];