西安電子科技大學考研復試科目微機原理與接口技術chap08-03教學研究

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微機原理及接口技術

第

8章

基于總線的I/O接口設計

8.1基于ISA總線的I/O接口設計8.1.5步進電機接口

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8.1.5步進電機接口

溝通電機連續(xù)轉動掌握信號→機械動作→電機直流電機步進電機：一步一步轉動

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8.1.5步進電機接口一、步進電機的基本工作原理(一)概述步進電機是一種用電脈沖信號進行掌握，并將電脈沖信號轉換成相應的角位移或線位移的掌握電機。

主要優(yōu)點：

步距角和轉速不受電壓波動和負載變化的影響，僅與脈沖個數(shù)、脈沖頻率有關。每轉一周有固定的步數(shù)，在不失步的狀況下運行，其步距誤差不會長期積累→精度高、定位精確?????。適合于在數(shù)字掌握的開環(huán)系統(tǒng)中作為驅動電機。效率低，需配適當?shù)尿寗与娫?。帶慣性負載的力量不強。3

主要缺點：

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8.1.5步進電機接口一、步進電機的基本工作原理特點

(一)概述

來一個脈沖，轉一個步距角。掌握脈沖頻率，可掌握電機轉速。轉變線圈的通電挨次，即可轉變旋轉方向。勵磁式步進電機：轉子上有勵磁線圈。反應式步進電機：轉子上沒有勵磁線圈，應用廣泛。

種類：勵磁式、反應式(磁阻式)

應用：

特別廣泛。如：在數(shù)控機床、打印機、繪圖儀、掃描儀、磁盤驅動器等設備中都得到應用。4

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8.1.5步進電機接口一、步進電機的基本工作原理(二)三相反應式步進電機的工作原理

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1.結構：步進機主要由定子和轉子兩部分構成。它們均由磁性材料構成，其上分別有六個、四個磁極。定子繞組定子

轉子

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IA

A定子

轉子

C

IC

IB

B

定子的六個磁極上有掌握繞組，兩個相對的磁極組成一相。7

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2.工作方式步進電機的工作方式可分為：三相單三拍、三相雙三拍、三相單雙六拍等。

“三相”:步進電機的相數(shù)；“單”:每次只給一相繞組通電；“雙”:每次同時給二相繞組通電；“三拍”:定子掌握繞組共轉變三次通電方式，完成一個循環(huán)。8

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2.工作方式步進電機的工作方式可分為：三相單三拍、三相單雙六拍、三相雙三拍等。1)三相單三拍(1相激磁方式)①三相繞組聯(lián)接方式：Y型②三相繞組中的通電挨次為：

A相B相C相通電挨次也可以為：A相C相B相9

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③工作過程A相通電，A方向的磁通AB'1

C'2

經(jīng)轉子形成閉合回路。若轉子和磁場軸線方向原有肯定角度，則在磁

4

C

3A'

B

場的作用下，轉子被磁

化，吸引轉子，使轉子的位置力圖使通電相磁路的磁阻最小，使轉、定子的齒對齊停止轉動。

A相通電使轉子1、3齒和AA'對齊。10

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AB'

AC'BB'

C'BA'

CA'

C

同理，B相通電，轉子2、4齒和B相軸線對齊，相對A相通電位置轉30;C相通電再轉30。11

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這種工作方式，因三相繞組中每次只有一相通電，而且，一個循環(huán)周期共包括三個脈沖，所以稱三相單三拍。定子掌握繞組每轉變一次通電方式，稱為一拍；此時電機轉過的空間角度稱為步距角。齒數(shù)

三相單三拍的特點：

(1)齒距角：t=360/Zr=90/步距角：S=t/3=903

拍數(shù)

(2)轉子的旋轉方向取決于三相線圈通電的挨次，轉變通電挨次即可轉變轉向；轉速取決于控制繞組通電方式轉變的頻率。12

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2)三相雙三拍(2相激磁方式)

三相繞組的通電挨次為：ABBCCA

共三拍。

AB'

AC'B'

C'BA'

CA'

B

C

AB通電

BC通電13

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AB'CA'C'B

工作方式為三相雙三拍時，每通入一個電脈沖，轉子也是轉30,即S=30。

CA通電

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3)三相單雙六拍(1-2相激磁方式)三相繞組的通電挨次為：AABBBCCCA共六拍。工作過程：AB'4

12

C'B

C

3A'

A相通電，轉子1、3齒和A相對齊。15

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A、B相同時通電AB'

C'BA'

C

(1)BB'磁場對2、4齒有磁拉力，該拉力使轉子順時針方向轉動。

(2)AA'磁場連續(xù)對1、3齒有拉力。所以轉子轉到兩磁拉力平衡的位置上。相對AA'通電，轉子轉了15。16

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B相通電，轉子2、4齒和B相對齊，又轉了15。AB'

C'BA'

C

總之，每個循環(huán)周期，有六種通電狀態(tài)，所以稱為三相六拍，步距角S=t/6=906,為15。/以上三種工作方式，三相雙三拍和三相單雙六拍較三相單三拍穩(wěn)定，因此較常采納。17

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步距角：步進機通過一個電脈沖，轉子轉過的角度。步距角

360如：Zr=4,m=3時，S3043轉速

360SZrm

m:一個周期的運行拍數(shù)Zr:轉子齒數(shù)

“掌握繞組相數(shù)”1或2

60fn(rpm)Zrmf:電脈沖的頻率18

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8.1.5步進電機接口一、步進電機的基本工作原理(三)小步距角的步進電機

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A

實際采納的步進電機的步距角多為3度和1.5度，步距角越小，機加工的精度越高。

AB’C’

CA’

B

BC

為產生小步距角，定、轉子都做成多齒的，圖中轉子40個齒，定子仍是6個磁極，但每個磁極上也有五個齒。20

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轉子的齒距等于360/