液壓伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)

西北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)論文西北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)論文 1 2 2 2 2 2 3 3 4 5 6 7 7 8 9 西北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)論文西北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)論文1機(jī)電一體化是以機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)為主題，多門技術(shù)學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合的產(chǎn)物；是正在發(fā)展和逐漸完善的一門新興的邊緣學(xué)科。機(jī)電一體化使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了以“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段。本設(shè)計(jì)中提到的微機(jī)數(shù)控機(jī)床是利用單板或單片微機(jī)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行數(shù)控及對(duì)機(jī)床輔助功能動(dòng)作進(jìn)行程序控制的一種自動(dòng)化機(jī)械加工設(shè)備。采用微機(jī)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行機(jī)械加工的最大優(yōu)點(diǎn)是能夠有效地提高中、小批零件的加工生產(chǎn)率保證加工質(zhì)量。此外，由于微型計(jì)算機(jī)具有價(jià)格低、體積小、性能可靠和使用靈活等特點(diǎn)微機(jī)數(shù)控機(jī)床的一次性投資比全功能數(shù)控機(jī)床節(jié)省得多，且又便于一般工人掌握操作和維修。因此將專用機(jī)床設(shè)計(jì)成微機(jī)數(shù)控機(jī)床已成為機(jī)床設(shè)計(jì)的發(fā)展方向之一。本設(shè)計(jì)中用到的步進(jìn)電機(jī)是一種將數(shù)字信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成角位移或線位移的控制驅(qū)動(dòng)元件具有快速起動(dòng)和停止的特點(diǎn)。其驅(qū)動(dòng)速度和指令脈沖能嚴(yán)格同步；具有較高的重復(fù)定位精度并能實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)和平滑速度調(diào)節(jié)。它的運(yùn)行速度和步距不受電源電壓波動(dòng)及負(fù)載的影響，因而被廣泛應(yīng)用于數(shù)模轉(zhuǎn)換、速度控制和位置控制系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)完成了如下要求1單片機(jī)控制系統(tǒng)電路原理圖的設(shè)計(jì)2控制系統(tǒng)電路印制版的繪制3利用單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)兩坐標(biāo)系統(tǒng)的手動(dòng)、自動(dòng)和回位等運(yùn)動(dòng)4實(shí)現(xiàn)兩坐標(biāo)工作臺(tái)極限移動(dòng)的保護(hù)及顯示、報(bào)警5設(shè)計(jì)交流電機(jī)的點(diǎn)動(dòng)、正反轉(zhuǎn)控制和星-三角形啟動(dòng)的電氣控制原理圖6電氣控制電路有相應(yīng)的保護(hù)電路過(guò)載、過(guò)壓、欠壓等業(yè)用數(shù)控機(jī)床還有很大的距離。經(jīng)過(guò)小組討論：擬設(shè)計(jì)兩坐標(biāo)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)控制系統(tǒng)和交流電機(jī)啟停的電器控制系統(tǒng)、單元模塊包括單片機(jī)控制電路鍵盤2西北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)論文本次設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的是一兩座標(biāo)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)采用單片機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，單片機(jī)的包括鍵盤與顯示的控制、與PC機(jī)的串口通訊、以及電機(jī)輸入輸入輸出信號(hào)的控制。電機(jī)的輸入信號(hào)包含報(bào)警監(jiān)測(cè)，在機(jī)床邊緣運(yùn)用一個(gè)與鍵盤對(duì)應(yīng)的位移信息顯示在LED上，并實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)的通信。隨著電子及計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，涌現(xiàn)出了許多的智能型芯片，INTEL、ATMEL、MICROCHIP、MOTOROLA和PHILPS等公司都推出CPU的價(jià)格也從90年代初的成百功能強(qiáng)大、靈活方便的智能型芯片所代替。我們使用ATMEL公司生產(chǎn)的89C2051設(shè)計(jì)出了鍵盤LED顯示模塊，功能上比傳統(tǒng)的鍵盤顯示接口芯片82C791/3。AT89C2051簡(jiǎn)介,AT89C2051屬于MCS51家族，它同大家熟悉的8031單片機(jī)相比，I/O口減少到15個(gè)，其它配置和性能不減，指令完全兼容，片內(nèi)具有2K字節(jié)的FLASH存貯器，電擦寫編程次數(shù)可達(dá)到1000次，數(shù)據(jù)可保存10年。其中的P3.0、P3.1口第二功能可以作串行口使用，P1口可直接驅(qū)動(dòng)LED顯示器，其中P1.0、P1.1可以當(dāng)作比較器的輸入端。2模塊原理模塊原理圖見圖1。鍵盤顯示模塊可外接4×8=32鍵，8位LED顯示器（可以擴(kuò)展至16位它通過(guò)串行口同主控設(shè)備西北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)論文3圖3.1所示為一來(lái)個(gè)八位LED動(dòng)態(tài)顯示電路。在同一時(shí)刻，如果各位位選線都處于選通狀態(tài)的話，8位LED將顯示相同的字符。若要各位LED能夠同時(shí)顯示出與本位相應(yīng)的顯示字符，就必須采用動(dòng)態(tài)顯示方式；即在某一時(shí)刻；只讓某一位的位選線處于選通狀態(tài)；而其他各位的位選線則處于關(guān)閉狀態(tài)；同時(shí)，段碼線上輸出相應(yīng)位要顯示的字符段碼。這樣；在同一時(shí)刻；8位LED中只有選通的那一位顯示出字符；而另一位則是熄滅的。同樣；在下一時(shí)刻；只讓下一位的位選線處于選通狀態(tài)，在段碼線上輸出將要顯示字符的段碼；則同一時(shí)刻；只有選通位顯示出相應(yīng)的字符，而其他各位則是熄滅的。如此循環(huán)下去，就可以使兩位分別顯示出將要顯示的字符。雖然這些字符是在不同時(shí)刻出現(xiàn)的，而在同一時(shí)刻，只有一位顯示，其他各位熄滅，但由于LED顯示器的余輝和人眼的視覺暫留作用；只要每位顯示間隔時(shí)間足夠短則可以造成多位同時(shí)亮的假象達(dá)到同時(shí)顯示的效果。鍵盤的掃描原理與數(shù)碼管的掃描顯示原理類似，依次將矩陣鍵盤的某行或某列置一再逐個(gè)判斷改行或該列上是否有信號(hào)為高，有則說(shuō)明兩座標(biāo)相交處的按鍵按下了。2.1.2芯片CH452介紹態(tài)驅(qū)動(dòng)8位數(shù)碼管或者64位LED,具有BCD譯碼、閃爍、移位、段位尋址、光柱譯碼等功能，同時(shí)還可以進(jìn)行64鍵的鍵盤掃描，CH452通過(guò)可以級(jí)聯(lián)的4線串行接口或者2西北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)論文48×8矩陣64鍵鍵盤8位或或64級(jí)4線接口_RST#.圖3.2CH452工作原理內(nèi)置電流驅(qū)動(dòng)級(jí)段電流不小于15mA,字電流不小于80mA。動(dòng)態(tài)顯示掃描控制直接驅(qū)動(dòng)8位數(shù)碼管、64位發(fā)光管LED或者64級(jí)光柱。數(shù)碼管的字?jǐn)?shù)據(jù)左移、右移、左循環(huán)、右循環(huán)。各數(shù)碼管的數(shù)字獨(dú)立閃爍控制可選快慢兩種閃爍速度。任意段位尋址，獨(dú)立控制各個(gè)LED或者各數(shù)碼管的各個(gè)段的亮與滅。64級(jí)光柱譯碼，通過(guò)64個(gè)LED組成的光柱顯示光柱值。掃描極限控制，支持1到8個(gè)數(shù)碼管，只為有效數(shù)碼管分配掃描時(shí)間?？梢赃x擇字驅(qū)動(dòng)輸出極性，便于外部擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)電壓和電流。內(nèi)置64鍵鍵盤控制器，基于8×8矩陣鍵盤掃描。內(nèi)置按鍵狀態(tài)輸入的下拉電阻內(nèi)置去抖動(dòng)電路。鍵盤中斷可以選擇低電平有效輸出或者低電平脈沖輸出。提供按鍵釋放標(biāo)志位，可供查詢按鍵按下與釋放。支持按鍵喚醒，處于低功耗節(jié)同一芯片，可選高速的4線串行接口或者經(jīng)濟(jì)2線串行接口。54線串行接口支持多個(gè)芯片，級(jí)聯(lián)時(shí)鐘速度從0到2MHz兼容CH451芯片。極限設(shè)定為8時(shí)，8個(gè)數(shù)碼管DIG7。DIGO各得到1/8的動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)時(shí)間；當(dāng)掃描極限設(shè)定為4時(shí)，4個(gè)數(shù)碼管DIG3DIGO各得到1/4的動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)時(shí)間，此時(shí)各數(shù)碼管的平CH452內(nèi)部具有8個(gè)8位的數(shù)據(jù)寄存器用于保存8個(gè)字?jǐn)?shù)據(jù)，分別對(duì)應(yīng)于CH452所驅(qū)動(dòng)的8個(gè)數(shù)碼管或者8組每組8個(gè)的發(fā)光二極管。CH452CH452支持任意段位尋址可以用于獨(dú)立控制64個(gè)發(fā)光管LED中的任意一個(gè)或者6CH452支持64級(jí)的光柱譯碼用64個(gè)發(fā)光管或者64級(jí)光柱表示65種狀態(tài)，加載新的光柱值后，編址小于指定光柱值的發(fā)光管會(huì)點(diǎn)亮，而大于或者等于指定光柱值的發(fā)光管會(huì)熄滅。CH452默認(rèn)情況下工作于不譯碼方式，此時(shí)8個(gè)數(shù)據(jù)寄存器中字?jǐn)?shù)據(jù)的位7位0分別對(duì)應(yīng)8個(gè)數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)和段G,段A對(duì)于發(fā)光二極管陣列，則每個(gè)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)位唯一地對(duì)應(yīng)一個(gè)發(fā)光二級(jí)管。當(dāng)數(shù)據(jù)位為1時(shí)，對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)管的段或者發(fā)光管就會(huì)點(diǎn)亮，當(dāng)數(shù)據(jù)位為0時(shí)則對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)管的段或者發(fā)光管就會(huì)熄滅。例如，第三個(gè)數(shù)據(jù)寄存器的位0為1,所以對(duì)應(yīng)的第三個(gè)數(shù)碼管的段A點(diǎn)亮。通過(guò)設(shè)定，CH452還可以工作于BCD譯碼方式，該方式主要應(yīng)用于數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)，單片機(jī)只要給出二進(jìn)制數(shù)BCD碼，中字?jǐn)?shù)據(jù)的位4位0進(jìn)行，BCD譯碼控制段驅(qū)動(dòng)引腳SEG6、SEGO的輸出，對(duì)應(yīng)于數(shù)碼管的段G段A;同時(shí)用字?jǐn)?shù)據(jù)的位7控制段驅(qū)動(dòng)引腳SEG7的輸出，對(duì)應(yīng)于數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)，字?jǐn)?shù)據(jù)的位6和位5不影響B(tài)CD譯碼。下表為數(shù)據(jù)寄存器中字?jǐn)?shù)據(jù)的位4、位0進(jìn)行BCD譯碼后，所對(duì)應(yīng)的段G、段A,以及數(shù)碼管顯示的字符。參考下表，如果需要在數(shù)碼管上顯示字符0,只要置入數(shù)據(jù)0xx00000B或者00H,需要顯示字符0.0帶小數(shù)點(diǎn)只要置入數(shù)據(jù)1xx00000B或者80H。類似地，數(shù)據(jù)1xx01000B或者88H對(duì)應(yīng)于字符8.8帶小數(shù)點(diǎn)數(shù)據(jù)0xx10011B或者13H,對(duì)應(yīng)于字符=數(shù)據(jù)0xx11010B或者1AH對(duì)應(yīng)于字符.小數(shù)點(diǎn)，數(shù)據(jù)0xx10000B或者10H對(duì)應(yīng)于字符,空格數(shù)碼管沒(méi)有顯示。數(shù)據(jù)0xx11110B或者1EH,對(duì)應(yīng)于自定義的特殊字符，由“自定義BCD碼”命令定義。CH452的鍵盤掃描功能支持8×8矩陣的64鍵鍵盤。在鍵盤掃描期間，DIG7——當(dāng)啟用鍵盤掃描功能后4線串行接口中的DOUT,引腳的功能由串行接口的數(shù)據(jù)輸出變?yōu)殒I盤中斷輸出以及按鍵數(shù)據(jù)輸出。CH452定期在顯示驅(qū)動(dòng)掃描過(guò)程中插入鍵盤掃描。在鍵盤掃描期間，DIG7、DIGO引腳按照DIGO至DIG7的順序依次輸出高電平，其余7個(gè)引腳輸出低電平，SEG7——SEGO引腳的輸出被禁止。當(dāng)沒(méi)有鍵被按下時(shí)，SEG7——SEGO都被下拉為低電平；當(dāng)有鍵被按下時(shí)，例如連接DIG3與SEG4的鍵被按下；則當(dāng)DIG3輸出高電平時(shí)SEG4檢測(cè)到高電平，為了防止因?yàn)榘存I抖動(dòng)或者外界干擾而產(chǎn)生誤CH7西北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)論文時(shí)刻，不能有兩個(gè)或者更多的鍵被按下，如果多個(gè)鍵同時(shí)按下，那么按鍵代碼較小的低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、電流、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長(zhǎng)度、硬度、元素、壓力等物理量的測(cè)量。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大。2.2.1控制原理處理中心，又是控制中心，是控制系統(tǒng)最關(guān)鍵的器件。本系統(tǒng)中選用與MCS-51系列完西北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)論文889C52的P2口輸出的矩形脈沖信號(hào)直接控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，兩臺(tái)電機(jī)需4個(gè)片機(jī)，這樣可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與電機(jī)工作電路的隔離，起到了抗干擾和保護(hù)的作用，也有3個(gè)備用。工作臺(tái)工作時(shí)的指示燈則由P14-P17和TO、T1控制，分別用于提示操作人員工作臺(tái)是在哪個(gè)坐標(biāo)上朝哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)電機(jī)的那個(gè)輸入信號(hào)先經(jīng)光電耦合器后送至單片機(jī)處理，這是由于步進(jìn)電機(jī)的大西北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)論文9功率、高電平會(huì)對(duì)單片機(jī)產(chǎn)生較嚴(yán)重的干擾，不能直接把單片機(jī)產(chǎn)生的控制信號(hào)直接開關(guān)方法或光電隔離的方法，在這里我們采用光電隔離的方法，如圖3.3所示，光電耦合器件是把發(fā)光器件(如發(fā)光二極管)和光敏器件(如光敏三極管)集成在一起，通過(guò)設(shè)計(jì)所使用的單片機(jī)AT89C52是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能COMS8位單片機(jī)，如圖3.5基本外圍電路圖所示。它片內(nèi)含有8kbytes的可反復(fù)檫寫的只讀程非易失性技術(shù)生產(chǎn)與標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中AT89C52提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能8k字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器，256字節(jié)內(nèi)部RAM、32個(gè)西北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)論文C7.4.MF+123456789團(tuán)￥2AT89C52的內(nèi)部邏輯框圖如圖3.6所示其管腳功能如下2個(gè)時(shí)鐘引腳XTAL1、XTAL2外接晶體與片內(nèi)的反向放大器構(gòu)成了一個(gè)晶體振蕩器它為單片機(jī)提供了時(shí)鐘控制信號(hào)。兩個(gè)引腳也可以外接獨(dú)立的晶體振蕩器。XTAL1、19引腳，接外部晶體的一個(gè)引腳。該引腳內(nèi)部是一個(gè)反向放大器的輸入端，這個(gè)反向放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。XTAL1、8引腳，接外部晶體的另一端，在該引腳的內(nèi)部接至內(nèi)部反向放大器的輸出端。若采用外部時(shí)鐘振蕩器時(shí)看該引腳接收時(shí)鐘振蕩器的信號(hào)。西北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)論文?ourrenT西北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)論文P0口雙向8位三態(tài)I/0口，此口為地址總線，低8位及數(shù)據(jù)總線分時(shí)復(fù)用口，可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型TTL負(fù)載。P1口8位準(zhǔn)雙向I/0口可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。P2口8位準(zhǔn)雙向I/0口與地址總線，高8位復(fù)用，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。P3口8位準(zhǔn)雙向I/0口雙功能復(fù)用口，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。除此之外P3口還有第二功能，如表3.2所示表3.2P3口的第二功能端口引腳第二功能RXD(串行輸入口)TXD(串行輸出口)INT①(外中斷0)NTI(外中斷1)I0(定時(shí)/計(jì)數(shù)器0)T1(定時(shí)/計(jì)數(shù)器1)W瓦(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)1RS-232C標(biāo)準(zhǔn)介紹串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)中標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)串行通信的連接電纜和機(jī)械、電氣特性、信號(hào)功能以及傳輸過(guò)程都進(jìn)行了明確的規(guī)定，適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在0-20kb/s范圍內(nèi)的通信。RS-232C的推薦最大電纜長(zhǎng)度為15m實(shí)際通信中可以以降低通信速率為代價(jià)適當(dāng)延西北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)論文aa長(zhǎng)通信距離。如果要實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離的傳輸數(shù)百米，需要使用專門的長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)器來(lái)延長(zhǎng)2RS232C中的引腳定義和電氣特性RS-232C中定義了20根信號(hào)線，使用25芯D型連接器DB25實(shí)現(xiàn)，后來(lái)為了簡(jiǎn)化串口的線路連接，出現(xiàn)了9芯D型連接器DB9、DB9引腳的分布和信號(hào)。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)的電氣特性參數(shù)有帶3-7KQ時(shí)驅(qū)動(dòng)器的輸出電平、輸出開路時(shí)接受器的輸出邏輯、輸入經(jīng)300Ω接地時(shí)接收器的輸出邏統(tǒng)的TTL等數(shù)字電路的邏輯電平，RS-232C的邏輯電平以公共地為對(duì)稱，其邏輯“0”可正常通信。如果去掉握手信號(hào)，最少使用3根線即可實(shí)現(xiàn)正常的串口通信。本設(shè)計(jì)采用MAX232芯片實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和上位機(jī)之間電平的轉(zhuǎn)換，而且該芯片本身對(duì)RS-232C接口電路包括RS-232C接口電平轉(zhuǎn)換部分和RS-232C總線連接部分。RXD分別連到MAX232的T2in、Rlout端。在RS-232C的總線連接上采用最簡(jiǎn)單的三線55a3.10T2OUTV.564第3章電機(jī)與電氣控制電路設(shè)計(jì)3.1步進(jìn)電機(jī)模塊步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移或線位移的電動(dòng)機(jī)，它的運(yùn)行需要專門的驅(qū)動(dòng)電源，驅(qū)動(dòng)電源的輸出受外部的脈沖信號(hào)控制。每一個(gè)脈沖信號(hào)可使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)固定的角度，這個(gè)角度稱為步距角。脈沖的數(shù)量決定了旋轉(zhuǎn)的總角度，脈沖的頻率決定了電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的速度，改變繞組的通電順序可以改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向。在數(shù)字控制系統(tǒng)中，它既可以用作驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，也可以用作伺服電動(dòng)機(jī)。它在工業(yè)過(guò)程控制中得到廣泛的應(yīng)用，尤其在智能儀表和需要精確定位的場(chǎng)合應(yīng)用更為廣圖4.1三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)工作原理圖步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電一體化的關(guān)鍵部件之一，被廣泛應(yīng)用于需要精確定位、同步、行程控制等場(chǎng)合。一、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有三線式、五線式、六線式三種，但其控制方式均相同，必須以脈沖電流來(lái)驅(qū)動(dòng)。若每旋轉(zhuǎn)一圈以200個(gè)勵(lì)磁信號(hào)來(lái)計(jì)算，則每個(gè)勵(lì)磁信號(hào)前進(jìn)18度其旋轉(zhuǎn)角度與脈沖數(shù)成正比，正、反轉(zhuǎn)可由脈沖順序來(lái)控制。二、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式可分為全部勵(lì)磁及半步勵(lì)磁，其中全步勵(lì)磁又有1相勵(lì)磁及2相勵(lì)磁之分，而半分述如下A、1相勵(lì)磁法在每一瞬間只有一個(gè)線圈導(dǎo)通，消耗電力小，精確度良好但轉(zhuǎn)矩小，振動(dòng)較大，每送一勵(lì)磁信號(hào)可走1.8度。若欲以1相勵(lì)磁法控制步進(jìn)電動(dòng)ABCD11000201003001040001B、2相勵(lì)磁法在每一瞬間會(huì)有二個(gè)線圈同時(shí)導(dǎo)通。因其轉(zhuǎn)矩大，振動(dòng)小，目前用最多的勵(lì)磁方式，每送一勵(lì)磁信號(hào)可走1.8度。若以2相勵(lì)磁法控制步進(jìn)電動(dòng)ABCD111002011030011 C、1-2相勵(lì)磁法為1相與2相輪流交替導(dǎo)通。因分辨率提高，且運(yùn)轉(zhuǎn)平滑，每送一勵(lì)磁信號(hào)可走0.9度，故亦廣泛被采用。若以1相勵(lì)磁法控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，其勵(lì)磁順序如圖所示。若勵(lì)磁信號(hào)反向傳送，則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。勵(lì)磁順序極限時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)即不再運(yùn)轉(zhuǎn)。所以在每走一步后，程序必須延時(shí)一段時(shí)間。下面介紹的是國(guó)產(chǎn)20BY-0型步進(jìn)電機(jī)，它使用+5V直流電源，步距角為18度。電機(jī)線圈由四相組成，即A、B、C、D四相，驅(qū)動(dòng)方式為二相激磁方式，如下圖所示：ABCD1100021100301004011050010600117000181001步進(jìn)機(jī)順序從0到1稱為一步，電機(jī)軸將轉(zhuǎn)過(guò)18度0-1-2-3-4,則稱為通電一周轉(zhuǎn)軸將轉(zhuǎn)過(guò)72度，若循環(huán)進(jìn)行這種通電一周的操作，電機(jī)便連續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，而進(jìn)行相反的通電順序如4-3-2-1,將使電機(jī)同速反轉(zhuǎn)。通電一周的周期越短，即驅(qū)動(dòng)頻率越高則電機(jī)轉(zhuǎn)速越快，但步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速也不可能太快，因?yàn)樗孔咭徊叫枰欢ǖ臅r(shí)間若信號(hào)頻率過(guò)高，可能導(dǎo)致電機(jī)失步，甚至只在原步顫動(dòng)。對(duì)于一個(gè)步進(jìn)電機(jī)，如果它的轉(zhuǎn)子的齒數(shù)為Nr它Nr電機(jī)運(yùn)行k拍可使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒距位置。實(shí)際上步進(jìn)電機(jī)每一拍就執(zhí)行一次步進(jìn)所以步進(jìn)電機(jī)的步距角s。動(dòng)一個(gè)齒距時(shí)換相三次，六拍則是換相六次。而在三拍方式中還有單三拍和雙三拍之分。從公式可知，為了使步進(jìn)電機(jī)工作的步距角s減小，也即使控制精度增高步進(jìn)電機(jī)在相數(shù)一定的情況下應(yīng)增加工作拍數(shù)。對(duì)于反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，在其繞組中通電的相序不同時(shí)步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和步進(jìn)精度有所不同，步進(jìn)電機(jī)對(duì)繞組的通電頻率有一定的要求。如果通電頻率過(guò)高，超過(guò)50步，秒到2000步秒。步進(jìn)電機(jī)的頻率特性曲線是步進(jìn)電機(jī)的工作頻率及其對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩所作出的曲線，典型的步進(jìn)電機(jī)頻率特性曲線如圖2所示。步進(jìn)電機(jī)的頻率特性曲線和很多因素有關(guān)，這些因素包括步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子直徑、轉(zhuǎn)子鐵心有效長(zhǎng)、控制線路的電壓、齒數(shù)、齒形、齒槽比、步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部的磁路、繞組的繞線方式、定轉(zhuǎn)子間的氣隙、轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒距所需的拍數(shù)等。在使用中會(huì)影響到步進(jìn)電機(jī)頻率特性而又能由用戶確定的因素有，控制拍數(shù)、控制線路的電壓、線路時(shí)間常數(shù)等。下面分析這幾種因素對(duì)步進(jìn)電機(jī)頻率特性的影響。(1)工作方式對(duì)頻率特性的影響在步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用中它的工作方式是以一個(gè)齒距所用的拍數(shù)來(lái)表示的。拍數(shù)本質(zhì)上也就是轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒距所需的電源電壓換相次數(shù)，值得指出的是換相是指對(duì)步進(jìn)電機(jī)各特性就越好，因此設(shè)計(jì)中應(yīng)選擇多拍的控制方式。西北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)論文步進(jìn)電機(jī)的每相繞組供電都是通過(guò)功率開關(guān)電路進(jìn)行的，步進(jìn)電機(jī)一相繞組的開關(guān)電路如圖3.2所示。其中L為步進(jìn)電機(jī)繞組電感RL為繞組電阻，Rc為晶體管T的集其中L單位為亨Rc、RL單位為歐姆Tj單位為秒。表4.1線圈通電順序相順序ABCD01100101102001131001步進(jìn)電機(jī)一線繞組的開關(guān)回路，開關(guān)回路時(shí)間常數(shù)Tj對(duì)注入電機(jī)繞組的電流達(dá)到其中i是電流脈沖瞬時(shí)值要實(shí)現(xiàn)三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制，只要把三相線當(dāng)中的任意兩相調(diào)換一下位置就可以了。如圖4.4所示，假如接觸器KM1閉合時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，則當(dāng)接觸器流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，只需要任意交換其中兩相就可以達(dá)到目的。圖中各元器件的作用如表所示表4.2元器件作用列表連接的外部設(shè)備功能說(shuō)明?停止命令電機(jī)正轉(zhuǎn)命令電機(jī)反轉(zhuǎn)命令電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)?？刂齐姍C(jī)正轉(zhuǎn)?控制電機(jī)反轉(zhuǎn)?對(duì)于正常運(yùn)行時(shí)定子繞組接成三角形的鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)為了保護(hù)電后，電機(jī)先作星型連接啟動(dòng)經(jīng)延時(shí)6秒后自動(dòng)換接到三角形連接運(yùn)轉(zhuǎn)。按下停止，電西北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)論文熔體是主要部分，它既是感測(cè)元件又是執(zhí)行元件。熔斷管的作用是便于安裝熔體和有行程開光又稱限位開關(guān)是一種利用生產(chǎn)機(jī)械某些運(yùn)動(dòng)部件的碰撞來(lái)發(fā)出控制命令的主令電器。用于控制生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方向、速度、行程大小或位置的一種自動(dòng)控制行程開關(guān)廣泛應(yīng)用于各