步进电机控制系统原理.pdf

步进电机工作原理 图1 步进电机原理图 步进电机有如下特点： • 给步进脉冲电机就转，不给步进脉冲电机就不转； • 步进脉冲频率高，步进电机转得快；步进脉冲频率低，步进电机转得就 慢； • 改变各相的通电方式（叫脉冲分配）可以改变步进电机的运行方式； • 改变通电顺序，可以控制步进电机的正、反转。 2、 步进电机控制系统原理 图2、步进电机控制系统的组成 2、 步进电机控制系统原理 1）步进控制器 ① 包括：缓冲寄存器、环形分配器、控制逻辑及 正、反转向控制门等。 ② 作用: 把输入脉冲转换成环型脉冲，以控制步进电机的转 向。 2）功率放大器 把环型脉冲放大，以驱动步进电机转动。 步进电机与MCS-51单片机的接口 步进电机与单片机的连接一般有两种形式： 一、由硬件完成脉冲分配的功能 二、由软件完成脉冲分配工作 2、步进电机控制系统原理 图3、用微型机控制步进电机原理 一、由硬件完成脉冲分配的功能 在这种形式里，脉冲分配器（CH250）、驱动电路由硬件 完成。单片机只提供步进脉冲和正、反转控制信号，步进脉冲 的产生与停止、步进脉冲的频率和个数都可用软件控制。 • 脉冲分配器中由门电路和双稳态触发器组成的逻辑电路，它根 据指令把脉冲信号按一定的逻辑关系加在脉冲放大器上，使步 进电动机按确定的运行方式工作。下面着重介绍CH250环形 脉冲分配器。 • CH250环形脉冲分配器是三相步进电动机的理想脉冲分配 器，通过其控制端的不同接法可以组成三相双三拍和三相六拍 的不同工作方式，如图7、图8所示。 图7 CH250三相双三拍接法 图8 CH250三相六拍接法 CH250环形脉冲分配器的功能关系如表1所列 讨论 ： • 单片机输出步进脉冲后，再由脉冲分配电路按事先确定的顺序控制各相的 通断。 • 一般来说，硬件一旦确定下来，不易更改，这种方案，硬设备成本高，它 的应用受到了限制。 • 怎样用软件产生步进脉冲呢？所谓软件产生就是用软件控制P3 ．0为1 或 为0的次序和长短。如果先令P3 ．0=1，延时一段时间，再令P3.0 ＝0，再 延时一段时间后，又令P3 ．0=1，如此循环，就可构成脉冲序列。延时时 间的长短决定了脉冲序列的周期，而脉冲序列的周期又与步进电机的步矩 有关。 二、由软件完成脉冲分配工作 • 用微型机代替了步进控制器把并行二进制码转换成 串行脉冲序列，并实现方向控制。 • 只要负载是在步进电机允许的范围之内， 每个脉冲将使电机转动一个固定的步距角度。 • 根据步距角的大小及实际走的步数，只要知道初始 位置，便可知道步进电机的最终位置。 特点 ：由软件完成脉冲分配工作，不仅使线路简化，成本 下降，而且可根据应用系统的需要，灵活地改变步进电机的 控制方案。 2、步进电机控制系统原理 主要解决如下几个问题： (1) 用软件的方法实现脉冲序列； (2) 步进电机的方向控制；