外文翻译-步进电机外文翻译,中英对照

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中文

步进电机

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度,称为“步距角”,它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。

工作原理

步进电机是一种感应电机,它的工作原理是利用电子电路,将直流电变成分时供电的,多相时序控制电流,用这种电流为步进电机供电,步进电机才能正常工作,驱动器就是为步进电机分时供电的,多相时序控制器

虽然步进电机已被广泛地应用,但步进电机并不能象普通的直流电机,交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事,它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。

步进电机作为执行元件,是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展,步进电机的需求量与日俱增,在各个国民经济领域都有应用。

分类

现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机(VR)、永磁式步进电机(PM)、混合式步进电机(HB)和单相式步进电机等。

永磁式步进电机

永磁式步进电机一般为两相,转矩和体积较小,步进角一般为7.5度或15度;

永磁式步进电动机输出力矩大,动态性能好,但步距角大。

反应式步进电机

反应式步进电机一般为三相,可实现大转矩输出,步进角一般为1.5度,但噪声和振动都很大。反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成,定子上有多相励磁绕组,利用磁导的变化产生转矩。

反应式步进电动机结构简单,生产成本低,步距角小;但动态性能差。

混合式步进电机

混合式步进电动机综合了反应式、永磁式步进电动机两者的优点,它的步距角小,出力大,动态性能好,是目前性能最高的步进电动机。它有时也称作永磁感应子式步进电动机。它又分为两相和五相:两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度。这种步进电机的应用最为广泛。

变频器对步进电机的节能改造

三相步进电机专用变频器特点:

■低频转矩输出180% ,低频运行特性良好

■输出频率最大600Hz,可控制高速电机

■全方位的侦测保护功能(过压、欠压、过载)瞬间停电再起动

■加速、减速、动转中失速防止等保护功能

■电机动态参数自动识别功能,保证系统的稳定性和精确性

■高速停机时响应快

■丰富灵活的输入、输出接口和控制方式,通用性强

■采用SMT全贴装生产及三防漆处理工艺,产品稳定度高

■全系列采用最新西门子IGBT功率器件,确保品质的高质量

基本原理

通常电机的转子为永磁体,当电流流过定子绕组时,定子绕组产生一矢量磁场。该磁场会带动转子旋转一角度,使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。当定子的矢量磁场旋转一个角度。转子也随着该磁场转一个角度。每输入一个电脉冲,电动机转动一个角度前进一步。它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电的顺序,电机就会反转。所以可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动。

反应式步进电机

由于反应式步进电机工作原理比较简单。下面先叙述三相反应式步进电机原

理。

1、结构:电机转子均匀分布着很多小齿,定子齿有三个励磁绕阻,其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。0、1/3て、2/3て,(相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示),即A与齿1相对齐,B与齿2向右错开1/3て,C与齿3向右错开2/3て,A'与齿5相对齐,(A'就是A,齿5就是齿1)下面是定转子的展开图:

2、旋转:如A相通电,B,C相不通电时,由于磁场作用,齿1与A对齐,(转子不受任何力以下均同)。如B相通电,A,C相不通电时,齿2应与B对齐,此时转子向右移过1/3て,此时齿3与C偏移为1/3て,齿4与A偏移(て-1/3て)=2/3て。如C相通电,A,B相不通电,齿3应与C对齐,此时转子又向右移过1/3て,此时齿4与A偏移为1/3て对齐。如A相通电,B,C相不通电,齿4与A对齐,转子又向右移过1/3て这样经过A、B、C、A分别通电状态,齿4(即齿1前一齿)移到A相,电机转子向右转过一个齿距,如果不断地按A,B,C,A……通电,电机就每步(每脉冲)1/3て,向右旋转。如按A,C,B,A……通电,电机就反转。由此可见:电机的位置和速度由导电次数(脉冲数)和频率成一一对应关系。而方向由导电顺序决定。不过,出于对力矩、平稳、噪音及减少角度等方面考虑。往往采用A-AB-B-BC-C-CA-A这种导电状态,这样将原来每步1/3て改变为1/6て。甚至于通过二相电流不同的组合,使其1/3て变为1/12て,1/24て,这就是电机细分驱动的基本理论依据。不难推出:电机定子上有m相励磁绕阻,其轴线分别与转子齿轴线偏移1/m,2/m……(m-1)/m,1。并且导电按一定的相序电机就能正反转被控制——这是旋转的物理条件。只要符合这一条件我们理论上可以制造任何相的步进电机,出于成本等多方面考虑,市场上一般以二、三、四、五相为多。

3、力矩:电机一旦通电,在定转子间将产生磁场(磁通量Ф)当转子与定子错开一定角度产生力F与(dФ/dθ)成正比S 其磁通量Ф=Br*S Br为磁密,S为导磁面积F与L*D*Br成正比L为铁芯有效长度,D为转子直径Br=N·I/R N·I为励磁绕阻安匝数(电流乘匝数)R为磁阻。力矩=力*半径力矩与电机有效体积*安匝数*磁密成正比(只考虑线性状态)因此,电机有效体积越大,励磁安匝数越大,定转子间气隙越小,电机力矩越大,反之亦然。

感应子式步进电机

1、特点:感应子式与传统的反应式相比,结构上转子加有永磁体,以提供软磁材料的工作点,而定子激磁只需提供变化的磁场而不必提供磁材料工作点的耗能,因此该电机效率高,电流小,发热低。因永磁体的存在,该电机具有较强的反电势,其自身阻尼作用比较好,使其在运转过程中比较平稳、噪音低、低频振动小。感应子式某种程度上可以看作是低速同步的电机。一个四相电机可以

作四相运行,也可以作二相运行。(必须采用双极电压驱动),而反应式电机则不能如此。例如:四相,八相运行(A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A)完全可以采用二相八拍运行方式.不难发现其条件为C=,D=. 一个二相电机的内部绕组与四相电机完全一致,小功率电机一般直接接为二相,而功率大一点的电机,为了方便使用,灵活改变电机的动态特点,往往将其外部接线为八根引线(四相),这样使用时,既可以作四相电机使用,可以作二相电机绕组串联或并联使用。

2、分类

感应子式电机以相数可分为:二相电机、三相电机、四相电机、五相电机等。以机座号(电机外径)可分为:42BYG(BYG为感应子式步进电机代号)、57BYG、86BYG、110BYG、(国际标准),而像70BYG、90BYG、130BYG等均为国内标准。

3、步进电机的静态指标术语相数:

产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。常用m表示。拍数:完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示,或指电机转过一个齿距角所需脉冲数,以四相电机为例,有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB,四相八拍运行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A. 步距角:对应一个脉冲信号,电机转子转过的角位移用θ表示。θ=360度(转子齿数J*运行拍数),以常规二、四相,转子齿为50齿电机为例。四拍运行时步距角为θ=360度/(50*4)=1.8度(俗称整步),八拍运行时步距角为θ=360度/(50*8)=0.9度(俗称半步)。定位转矩:电机在不通电状态下,电机转子自身的锁定力矩(由磁场齿形的谐波以及机械误差造成的)静转矩:电机在额定静态电作用下,电机不作旋转运动时,电机转轴的锁定力矩。此力矩是衡量电机体积(几何尺寸)的标准,与驱动电压及驱动电源等无关。虽然静转矩与电磁激磁安匝数成正比,与定齿转子间的气隙有关,但过分采用减小气隙,增加激磁安匝来提高静力矩是不可取的,这样会造成电机的发热及机械噪音。

4、动态指标及术语:

1、步距角精度:步进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差。用百分比表示:误差/步距角*100%。不同运行拍数其值不同,四拍运行时应在5%之内,八拍运行时应在15%以内。

2、失步:电机运转时运转的步数,不等于理论上的步数。称之为失步。

3、失调角:转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度,电机运转必存在失调角,由失调角产生的误差,采用细分驱动是不能解决的。

4、最大空载起动频率:电机在某种驱动形式、电压及额定电流下,在不加负载的情况下,能够直接起动的最大频率。

5、最大空载的运行频率:电机在某种驱动形式,电压及额定电流下,电机不带负载的最高转速频率。

6、运行矩频特性:电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线称为运行矩频特性,这是电机诸多动态曲线中最重要的,也是电机选择的根本依据。如下图所示:其它特性还有惯频特性、起动频率特性等。电机一旦选定,电机的静力矩确定,而动态力矩却不然,电机的动态力矩取决于电机运行时的平均电流(而非静态电流),平均电流越大,电机输出力矩越大,即电机的频率特性越硬。如下图所示:其中,曲线3电流最大、或电压最高;曲线1电流最小、或电压最低,曲线与负载的交点为负载的最大速度点。要使平均电流大,尽可能提高驱动电压,使采用小电感大电流的电机。

7、电机的共振点:步进电机均有固定的共振区域,二、四相感应子式的共振区一般在180-250pps之间(步距角1.8度)或在400pps左右(步距角为0.9度),电机驱动电压越高,电机电流越大,负载越轻,电机体积越小,则共振区向上偏移,反之亦然,为使电机输出电矩大,不失步和整个系统的噪音降低,一般工作点均应偏移共振区较多。

8、电机正反转控制:当电机绕组通电时序为AB-BC-CD-DA或()时为正转,通电时序为DA-CD-BC-AB或()时为反转。

步进电机的一些基本参数

电机固有步距角

它表示控制系统每发一个步进脉冲信号,电机所转动的角度。电机出厂时给出了一个步距角的值,如86BYG250A型电机给出的值为0.9°/1.8°(表示半步工作时为0.9°、整步工作时为1.8°),这个步距角可以称之为…电机固有步距角?,它不一定是电机实际工作时的真正步距角,真正的步距角和驱动器有关。

通常步进电机步距角β的一般计算按下式计算。

β=360°/(Z·m·K)

式中β―步进电机的步距角;

Z―转子齿数;

m―步进电动机的相数;

K―控制系数,是拍数与相数的比例系数

步进电机的相数

是指电机内部的线圈组数,目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。电机相数不同,其步距角也不同,一般二相电机的步距角为0.9°/1.8°、三相的为0.75°/1.5°、五相的为0.36°/0.72°。在没有细分驱动器时,用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足自己步距角的要求。如果使用细分驱动器,则…相数?将变得没有意义,用户只需在驱动器上改变细分数,就可以改变步距角。

保持转矩(HOLDING TORQUE)

是指步进电机通电但没有转动时,定子锁住转子的力矩。它是步进电机最重要的参数之一,通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减,输出功率也随速度的增大而变化,所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。比如,当人们说2N.m的步进电机,在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2N.m的步进电机。

DETENT TORQUE:

是指步进电机没有通电的情况下,定子锁住转子的力矩。DETENT TORQUE 在国内没有统一的翻译方式,容易使大家产生误解;由于反应式步进电机的转子不是永磁材料,所以它没有DETENT TORQUE。

步进电机特点

1.一般步进电机的精度为步进角的3-5%,且不累积。

2.步进电机外表允许的最高温度。

步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁,从而导致力矩下降乃至于失步,因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点;一般来讲,磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上,有的甚至高达摄氏200度以上,所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。

3.步进电机的力矩会随转速的升高而下降。

当步进电机转动时,电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势;频率越高,反向电动势越大。在它的作用下,电机随频率(或速度)的增大而相电流减小,从而导致力矩下降。

4.步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声。

步进电机有一个技术参数:空载启动频率,即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率,如果脉冲频率高于该值,电机不能正常启动,可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下,启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动,脉冲频率应该有加速过程,即启动频率较低,然后按一定加速度升到所希望的高频(电机转速从低速升到高速)。

步进电动机以其显著的特点,在数字化制造时代发挥着重大的用途。伴随着不同的数字化技术的发展以及步进电机本身技术的提高,步进电机将会在更多的领域得到应用。

English

Stepper motor

Stepper motor is the electric pulse signals into angular displacement or linear displacement of the open-loop stepper motor control element pieces. In the case of non-overloaded, the motor speed, stop position depends only on the pulse frequency and pulse number, regardless of load changes, when the driver receives a step pulse signal, it will drive a stepper motor to Set the direction of rotation of a fixed angle, called the "step angle", which the angle of rotation is fixed step by step operation. Number of pulses can be controlled by controlling the angular displacement, so as to achieve accurate positioning purposes; the same time by controlling the pulse frequency to control the motor rotation speed and acceleration, to achieve speed control purposes.

Work

Induction motor is a stepper motor, does it work is the use of electronic circuits, the DC power supply into a time-sharing, multi-phase timing control current, this current stepper motor power supply, the stepper motor to work properly , The drive is sharing power supply for the stepper motor, the polyphase timing controller

Although the stepper motor has been widely used, but the stepper motor does not like a normal DC motor, AC motor in the conventional use. It must be double-ring pulse signal, power driver circuit composed of the control system can be used. Therefore, it is not easy with a good stepping motor, which involves mechanical, electrical, electronics and computers, and many other specialized knowledge.

As the stepper motor actuators, electromechanical integration, one of the key products, widely used in a variety of automatic control systems. With the development of microelectronics and computer technology, increasing demand for stepper motor, has applications in all areas of the national economy.

Categories

Now more commonly used include the reaction of step motor stepper motor (VR), permanent magnet stepper motor (PM), hybrid stepper motors (HB) and single-phase stepper motor.

Permanent magnet stepper motor

Permanent magnet stepper motor is generally two-phase, torque, and smaller, usually 7.5 degree step angle or 15 degrees;

Permanent magnet stepper motor output torque, dynamic performance, but a large

step angle.

Reaction Stepper Motor

Reaction is generally three-phase stepping motor can achieve high torque output, step angle of 1.5 degrees is generally, but the noise and vibration are large. Reaction by the stepper motor rotor magnetic circuit made of soft magnetic materials, a number of the stator phase excitation winding, the use of permeability changes in torque. Step Motor simple structure, low production costs, step angle is small; but the dynamic performance is poor.

Hybrid Stepping Motor

Hybrid Step Motor combines reactive, permanent magnet stepper motors of both, it's a small step angle, contribute a large, dynamic performance, is currently the highest performance stepper motor. It is also sometimes referred to as Permanent Magnet Induction Stepping Motor. It consists of two phases and the five-phase: the general two-phase step angle of 1.8 degrees and the general five-phase step angle 0.72 degrees. The most widely used Stepper Motor.

Stepper motor drive for energy saving

Three-phase stepper motor drive special features:

■ 180% low torque output, low frequency characteristics of a good run

■ Maximum output frequency 600Hz, high-speed motor control

■full range of detection of protection (over voltage, under voltage, overload) instantaneous power failure restart

■ acceleration, deceleration, such as dynamic change in the stall protection function to prevent

■ Electrical dynamic parameters of automatic recognition function to ensure stability and accuracy of the system

■ quick response and high-speed shutdown

■ abundant and flexible input and output interface and control, versatility

■ use of SMT production and three full-mount anti-paint treatment process, product stability and high

■ full range of Siemens IGBT power devices using the latest, to ensure the quality of high-quality

Basic principles

Usually for the permanent magnet rotor motor, when current flows through the stator windings, the stator windings produce a magnetic field vector. The magnetic field will

lead to a rotor angle of the magnetic field makes the direction of a rotor and the stator's magnetic field direction. When the stator magnetic field vector rotating at an angle. As the rotor magnetic field is also transferred from another perspective. An electrical pulse for each input, the motor turning a point forward. It is the angular displacement of the output and input the number of pulses proportional to speed and pulse frequency is proportional to. Power to change the order of winding, the motor will reverse. Therefore, the number of available control pulse, frequency and power the motor windings of each phase in order to control the stepper motor rotation. Reaction Stepper Motor

As the response to stepping motor works is relatively simple. The following describes the first principle of three-phase stepping motor response.

1, the structure: uniformly distributed rotor with many small teeth, the stator excitation windings of three teeth, the geometric axis of the rotor tooth axis in order were staggered. 0,1 / 3 て, 2 / 3 て, (adjacent to the two axes of the rotor tooth pitch distance between the てsaid), that is, with the teeth a relatively homogeneous A, B and staggered tooth 2 to the right 1 / 3 て, C and the right to stagger tooth 3 2 / 3 て, A 'and the tooth 5 is relatively homogeneous, (A' is A, is the gear teeth 5 1) The following is the rotor's expansion plan:

2, rotation: If the A-phase power, B, C phase is not energized, the magnetic field, alignment of teeth 1 and A, (without any power of the rotor are the same the following). Such as the B-phase power, A, C phase is not energized, gear 2, and B should be aligned, when the rotor over to the right 1 / 3 て, this time offset teeth 3 and C 1 / 3 て, teeth 4 and A shift (て-1 / 3 te) = 2 / 3 て. Such as the C-phase power, A, B phase is not energized, gear 3, and C should be aligned, this time right off the rotor Youxiang 1 / 3 て, 4 and A gear shift time is 1 / 3 てalignment. Such as the A-phase power, B, C phase is not energized, 4 and A-aligned teeth, the rotor Youxiang right over 1 / 3 てso after A, B, C, A are energized, gear 4 (ie, the previous tooth 1 teeth) to the A-phase, rotor to the right around a pitch, if you continue to press the A, B, C, A ... ... power, the motor for each step (per pulse) 1 / 3 て, Rotate Right. Such as by A, C, B, A ... ... power, the motor to reverse. This shows that: the location and speed of motor conduction times by the (number of pulses) and frequency into one relationship. The direction determined by the conductivity of the order. However, out of torque, smooth, noise and reduce the angle considerations. Often with A-AB-B-BC-C-CA-A this conductive state, so that each step the original 1 / 3 てchanged to 1 / 6 て. Even through different combinations of two-phase current, so 1 / 3 てinto 1 / 12 て, 1 / 24, te, which is the basic theory of the motor-driven basis for

subdivision. Easily introduced: m phase on the stator excitation windings, the axis of the rotor tooth axis were offset 1 / m, 2 / m ... ... (m-1) / m, 1. And conductivity at a certain phase sequence reversing motor can be controlled - this is the rotation of the physical conditions. As long as we meet this condition can theoretically create any phase stepper motor, because of cost, and many other considerations, the market generally two, three, four, five-phase is more.

3, the torque: the motor once energized, will produce between the stator and rotor magnetic field (magnetic flux Ф) when the rotor and stator stagger angle to produce force F and (dФ / dθ) is proportional to S the magnetic flux Ф = Br * S Br for the flux density, F and S for the magnetic area of L * D * Br core is proportional to L, effective length, D is rotor diameter Br = N ? I / RN ? I was excited winding ampere turns (current x turns) R for the magnetic resistance. Torque = force * radius of the torque and the motor turns the effective volume * An * is proportional to the flux density (only consider the linear state), therefore, the greater the effective volume of the motor, the greater the excitation ampere turns, the smaller air gap between stator and rotor, the motor torque, and vice versa.

Induction Stepping Motor

1, features: Induction, compared with the traditional reactive, structural reinforced with a permanent magnet rotor, in order to provide the working point of soft magnetic materials, and the stator excitation magnetic field changes only need to provide to provide the operating point of the consumption of magnetic materials energy, so the motor efficiency, current, low heat. Due to the presence of permanent magnets, the motor has a strong EMF, the damping effect of its own good, it is relatively stable during operation, low noise, low frequency vibration. Induction can be seen as somewhat low-speed synchronous motor. A four-phase motor can be used for four-phase operation, but also can be used for two-phase operation. (Must be bipolar voltage drive), while the motor is not so reactive. For example: four phase, eight-phase operation (A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A) can use two-phase eight-shot run. Not difficult to find the conditions for C =, D =. a two-phase motor's internal winding consistent with the four-phase motors, small power motors are generally directly connected to the second phase, the power of larger motor, in order to facilitate the use and flexible to change the dynamic characteristics of the motor, its external connections often lead to eight (four-phase), so that when used either as a four-phase motors used, can be used for two-phase motor winding in series or parallel.

2, classification

步进电机控制系统

目录 一、设计任务: (2) 二、步进电机概述: (2) 三、题目分析与整体构思: (4) 四、硬件电路设计: (7) 五、硬件验证: (10) 六、程序设计: (10) 七、系统仿真: (15) 八、感应子式步进电机工作原理: (17) 九、心得体会: (24) 参考文献: (25)

一、系统设计要求 步进电机作为一种电脉冲—角位移的转换元件,由于具有价格低廉、易于控、制、无积累误差和计算机接口方面等优点,在机械、仪表、工业控制等领域中获得了广泛的应用。本设计的具体要求是: 1. 设计制作一个步进电机控制电路,可以细分驱动和常规驱动。 2. 常规驱动状态转速四档可调并可实现正反转。 二、步进电机概述 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”),它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机,利用其没有积累误差(精度为100%)的特点,广泛应用于各种开环控制。 现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机(VR)、永磁式步进电机(PM)、混合式步进电机(HB)和单相式步进电机等。 永磁式步进电机一般为两相,转矩和体积较小,步进角一般为7.5度或15度。 反应式步进电机一般为三相,可实现大转矩输出,步进角一般为 1.5度,但噪声和振动都很大。反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成,定子上有多相励磁绕组,利用磁导的变化产生转矩。 混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相:两相步进角一般为 1.8度而五相步进角一般为 0.72度。这种步进电机的应用最为广泛,也是本次细分驱动方案所选用的步进电机。 (一)步进电机的一些基本参数: 1.电机固有步距角: 电机固有步距角表示控制系统每发一个步进脉冲信号,电机所转动的角度。电机出厂时给出了一个步距角的值,如86BYG250A型电机给出的值为0.9°/1.8°(表示半步工作时为0.9°,整步工作时为1.8°),这个步距角可以称之为“电机固有步距角”,它不一定是电机实际工作时的真正步距角,真正的步距角和驱动器有关。 2.步进电机的相数: 步进电机的相数是指电机内部的线圈组数,目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。电机相数不同,它们的步距角也不同,一般二相电机的步距角为0.9°/1.8°、三相的为0.75°/1.5°、五相的为0.36°

四相步进电机控制系统设计资料讲解

四相步进电机控制系 统设计

课题:四相五线单4拍步进制电动机的正反转控制专业:机械电子工程 班级:2班 学号: 20110259 姓名:周后银 指导教师:李立成 设计日期: 2014.6.9~2014.6.20 成绩:

1概述 本实验旨在通过控制STC89C52芯片,实现对四相步进电机的转动控制。具体功能主要是控制电机正转10s、反转10s,连续运行1分钟,并用1602液晶显示屏显示出来。 具体工作过程是:给系统上电后,按下启动开关,步进电机按照预先 实验具体用到的仪器:STC89C52芯片、开关单元、四项步进电机、等硬件设 备。 实验具体电路单元有:单片机最小系统、步进电机连接电路、开关连接电路、1602液晶显示屏显示电路。 2四相步进电机 2.1步进电机 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角。 2.2步进电机的控制 1.换相顺序控制:通电换相这一过程称为脉冲分配。 2.控制步进电机的转向控制:如果给定工作方式正序换相通电,步进 电机正转,如果按反序通电换相,则电机就反转。

3.控制步进电机的速度控制:如果给步进电机发一个控制脉冲,它就 转一步,再发一个脉冲,它会再转一步。两个脉冲的间隔越短,步进电机就转得越快。 2.3步进电机的驱动模块 ABCD四相工作指示灯指示四相五线步进电机的工作状态 2.4步进电机的工作过程 开关SB接通电源,SA、SC、SD断开,B相磁极和转子0、3号齿对齐,同时,转子的1、4号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿,2、5号齿就和D、A相绕组磁极产生错齿。当开关SC接通电源,SB、SA、SD断开时,由于C相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用,使转子转动, 1、4号齿和C相绕组的磁极对齐。而0、3号齿和A、B相绕组产生错齿,

步进电机的单片机控制外文翻译

附录2:英文资料及其中文翻译 Stepper motor is an electrical pulse will be converted into angular displacement of the implem enting agencies. Put it in simple language-speaking: When the stepper drive pulse signal to a r eceiver, it drives stepper motor rotation direction by setting a fixed point of view (and the ste p angle). You can control the number of pulses to control the amount of angular displacement, so as to achieve the purpose of accurate positioning; At the same time, you can by controllin g the pulse frequency to control the motor rotation speed and acceleration, so as to achieve th e purpose of speed. Stepper motor directly from the AC-DC power supply, and must use special equipment - stepp er motor drive. Stepper motor drive system performance, in addition to their own performance with the motor on the outside, but also to a large extent depend on the drive is good or bad. A typical stepper motor drive system is operated by the stepper motor controller, stepper mot or drives and stepper motor body is composed of three parts. Stepper motor controller stepper pulse and direction signal, each made of a pulse, stepper motor-driven stepper motor drives a rotor rotating step angle, that is, step-by-step further. High or low speed stepper motor, or spe ed, or deceleration, start or stop pulses are entirely dependent on whether the level or frequenc y. Decide the direction of the signal controller stepper motor clockwise or counterclockwise rot ation. Typically, the stepper motor drive circuit from the logic control, power driver circuit, pr otection circuit and power components. Stepper motor drive controller, once received from the direction of the signal and step pulse, the control circuit on a pre-determined way of the electr ical power-phase stepper motor excitation windings of the conduction or cut-off signal. Control circuit output signal power is low, can not provide the necessary stepping motor output powe r, the need for power amplifier, which is stepper motor driven power drive part. Power stepper motor drive circuit to control the input current winding to form a space for rotating magnetic field excitation, the rotor-driven movement. Protection circuit in the event of short circuit, ove rload, overheating, such as failure to stop the rapid drive and motor. Motor is usually for the permanent magnet rotor, when the current flows through the stator wi ndings, the stator windings produce a magnetic field vector. The magnetic field will lead to a rotor angle of rotation, making a pair of rotor and stator magnetic field direction of the magne tic field direction. When the stator rotating magnetic field vector from a different angle. Also as the rotor magnetic field to a point of view. An electrical pulse for each input, the motor r otation angle step. Its output and input of the angular displacement is proportional to the pulse s, with pulse frequency proportional to speed. Power to change the order of winding, the elect rical will be reversed. We can, therefore, control the pulse number, frequency and electrical po wer windings of each phase to control the order of rotation of stepper motor. Stepper motor types: Permanent magnet (PM). Magnetic generally two-phase stepper, torque and are smaller and gen erally stepping angle of 7.5 degrees or 15 degrees; put more wind for air-conditioning. Reactive (VR), the domestic general called BF, have a common three-phase reaction, step angl e of 1.5 degrees; also have five-phase reaction. Noise, no torque has been set at a large numb er of out. Hybrid (HB), common two-phase hybrid, five-phase hybrid, three-phase hybrid, four-phase hybri d, two-phase can be common with the four-phase drive, five-phase three-phase must be used w ith their drives;

基于单片机的步进电机控制系统设计外文翻译

毕业设计(论文)外文资料翻译 学院:机械工程学院 专业:机械设计制造及其自动化 姓名: 学号:XXXXXXXXXX 外文出处:《Computational Intelligence and (用外文写)Design》 附件: 1.外文资料翻译译文;2.外文原文。 注:请将该封面与附件装订成册。

附件1:外文资料翻译译文 基于微型计算机的步进电机控制系统设计 孟天星余兰兰 山东理工大学电子与电气工程学院 山东省淄博市 摘要 本文详细地介绍了一种以AT89C51为核心的步进电机控制系统。该系统设计包括硬件设计、软件设计和电路设计。电路设计模块包括键盘输入模块、LED显示模块、发光二极管状态显示和报警模块。按键可以输入设定步进电机的启停、转速、转向,改变转速、转向等的状态参数。通过键盘输入的状态参数来控制步进电机的步进位置和步进速度进而驱动负载执行预订的工作。运用显示电路来显示步进电机的输入数据和运行状态。AT89C51单片机通过指令系统和编译程序来执行软件部分。通过反馈检测模块,该系统可以很好地完成上述功能。 关键词:步进电机,AT89C51单片机,驱动器,速度控制 1概述 步进电机因为具有较高的精度而被广泛地应用于运动控制系统,例如机器人、打印机、软盘驱动机、绘图仪、机械式阀体等等。过去传统的步进电机控制电路和驱动电路设计方法通常都极为复杂,由成本很高而且实用性很差的电器元件组成。结合微型计算机技术和软件编程技术的设计方法成功地避免了设计大量复杂的电路,降低了使用元件的成本,使步进电机的应用更广泛更灵活。本文步进电机控制系统是基于AT89C51单片机进行设计的,它具有电路简单、结构紧凑的特点,能进行加减速,转向和角度控制。它仅仅需要修改控制程序就可以对各种不同型号的步进电机进行控制而不需要改变硬件电路,所以它具有很广泛的应用领域。 2设计方案 该系统以AT89C51单片机为核心来控制步进电机。电路设计包括键盘输入电路、LED显示电路、发光二极管显示电路和报警电路,系统原理框图如图1所示。 At89c51单片机的P2口输出控制步进电机速度的时钟脉冲信号和控制步进电机运转方向的高低电平。通过定时程序和延时程序可以控制步进电机的速度和在某一

2H42B步进电机驱动器说明书

2H42B 细分步进电机驱动器使用手册 V ersion 2.0 版权所有不得翻印 【使用前请仔细阅读本手册,以免损坏驱动器】 东莞市一能机电技术有限公司 DONGGUAN ICAN-TECH CO.,LTD 地址:东莞市万江区新和工业区瑞联振兴工业园B栋4楼 https://www.360docs.net/doc/8017319885.html,/ Email:tech@https://www.360docs.net/doc/8017319885.html,

2H42B 步进电机驱动器 一、 2H42B 步进电机驱动器产品简介 1.1概述 2H42B 步进电机驱动器是一款高性价比的细分两相步进电机驱动器。最大可提供2.0A 的电流输出。由于采用了双极性恒流斩波控制技术,与市面上同类型步进电机驱动器相比,其对步进电机噪声和发热均有明显改善。适用于尺寸为28,35,39,42等各类2相或4相混合式步进电机,具有体积小,使用简单方便等特点。 1.2特点 ◆低噪声,高速大转矩特性 ◆光电隔离差分信号输入,响应频率最高200K ◆供电电压12VDC-36VDC ◆细分精度1,2,4,8,16,32,64,128, ◆输出电流峰值可达2.0A 倍细分可选 ◆静止时电流自动减半 ◆外形尺寸小(96*60*24mm ) ◆可选择脉冲上升沿或下降沿触发 ◆电流设定方便,八档可选 ◆可驱动4、6、8线二相、四相步进电机 ◆具有过流,过温保护功能 1.3应用领域 适用于各类型自动化设备或仪器,如雕刻机、打标机、切割机、激光照排、绘图仪、数控 机床、机械手,包装机械,纺织机械等,极具性价比和竞争力。 二、 2H42B 步进电机驱动器 电气、机械和环境指标 1 网址:www https://www.360docs.net/doc/8017319885.html, 2.2 2H42B 步进电机驱动器使用环境及参数 图1.安装尺寸图 2.4加强散热方式 1) 2H42B 步进电机驱动器的可靠工作温度通常在60℃以内,电机工作温度为80℃以内; 2) 建议使用时选择自动半流方式 (即电机停止时电流自动减至60% ),以减少电机和驱动器的发热; 3) 安装步进电机驱动器时请采用立式侧面安装,使散热面向易于空气对流的方向,必要时在机箱内靠近驱动器处应安装排气风扇,进行强制散热,从而保证驱动器在可靠工作温度范围内工作。 2 网址: www https://www.360docs.net/doc/8017319885.html,

步进电机脉冲数量与运动距离的计算 (1)

步进电机一个脉冲运动距离怎么算? 步进电机一个脉冲运动距离怎么算?能不能给个公式在举个例子? 答案: 用360度去除以步距角,就是电机转一圈的脉冲数,当然如果细分的话,还要乘以细分倍数。电机转一圈丝杠前进一个导程,用导程除以一圈的脉冲数就是脉冲运动距离。 第一步确定步进电机的步距角,这个电机上会标明的。比如说,1.8度,则一个圆周360/1.8=200,也就是说电机旋转一周需要200个脉冲。 第二步确定电机驱动器设了细分细分没有,查清细分数,可以看驱动器上的拨码。比如说4细分,则承上所述,200*4=800,等于说800个脉冲电机才旋转一周。第三步确定电机轴一周的长度或者说导程:如果是丝杠,螺距*螺纹头数=导程,如果是齿轮齿条传动,分度圆直径(m*z)即为导程,导程/脉冲个数=一个脉冲的线位移。 什么是细分呢?和几相是一个意思吗?和几相没关系吗? 细分和相数没关系。以1.8度为例,原来一个脉冲走1.8度,现在改为4细分,那么现在一个脉冲只能走1.8/4度了。细分越多,每个脉冲的步进长度越短。细分的多少可由驱动器设置。 控制步进电机转多少最主要你得通过步进电机步距角度计算出电机转一圈需要多少脉冲,比如步距角度为0.9°则电机转一圈需要给步进电机驱动器360/0.9=400个脉冲,转半圈就是200个脉冲。步进电机驱动器资料你先了解下! 步进电机转速则通过改变脉冲频率来控制,用plc的pwm输出控制是比较方便的,速度的快慢不影响步进电机的行程,行程多少取决于脉冲数量。 注意一点步进电机速度越快转矩越小,请根据你的应用调节速度以防失步,造成走位不准确。步进电机是接收步进驱动器给过来的脉冲信号,比如两相的步进,AB相分别轮流输出正反脉冲(按一定顺序),步进电机就可以运行了,相当于一定的脉冲步进马达对应走一定旋转角度。而PLC也可以发出脉冲,但脉冲电压不够,所以需要把PLC输出的脉冲给步进驱动器放大来驱动步进驱动器,相当于PLC的脉冲就是指令脉冲。一般PLC驱动步进时候有两路信号,一路是角度脉冲,另外一路是方向脉冲,PLC里边一般配所谓位移指令,发梯形脉冲给步进驱动器,这样可以缓冲启动带来的力冲击。 51单片机控制两相四线步进电机的问题 单片机为AT89S52。。步进电机为:57HS5630A4步进电机。链接:Error! Hyperlink reference not valid.步进电机驱动器为:M542中性步进电机驱动器。链接:Error! Hyperlink reference not valid. 现在的问题是:步进电机我已经和驱动器连接好了,现在步进电机驱动器有6 个线和51单片机相连,分别是PUL+、PUL-、DIR+、DIR-、ENA+、ENA- 。我想知道的是,比如这六个和单片机的P1.X口相连。怎么在单片机上控制步进电机正转反转,转的角度,转的速度。 答案: 首先,六根线的三根负线可以全部接地..和单片机P1相连的只需三根即可..这三根线为了保证能驱动起步进电机驱动器,应该分别上拉2K电阻.. 然后,在驱动器上的拨码处设置细分,,所谓细分是指电机转一圈所需多少脉冲..例如设置为800细分,即为电机转一圈需要800个脉冲..那么一个脉冲就会对应0.45度..单片机发出的脉冲频率高,那么电机转的就快..让电机转多少角度,就发出相应的脉冲数即可,例如转45度,就发出100个脉冲即可,在0.125s内发出100个脉冲,那转速就为1转/s。。

步进电机控制系统设计

文理学院芙蓉学院课程设计报告 课程名称:专业综合课程设计 专业班级:自动化1001班学号:40 学生:志航 指导教师:建英 完成时间: 2013年 6月13 日 报告成绩: 芙蓉学院教学工作部制

摘要 本文先介绍了混合式步进电机的结构和工作原理,分析了细分驱动对于改善步进电机运行性能的作用,论述了正弦波细分驱动可以实现等步距角、等力矩均匀细分驱动的原理,提出了一种基于H桥和其他分立元件分配脉冲的驱动技术,该方案可实现步进电机的单拍、半拍、双拍三种工作方式。本文采用控制电路主要由AT89C51单片机、晶振电路、地址锁存器、译码器、液晶显示电路组成,单片机是控制系统的核心。文中对整个系统的架构及硬件电路和驱动软件的实现都做了详细的介绍。 关键词:单片机;正弦脉宽调制;混合式步进电机;细分驱动

Abstract In this paper, the working principle and configuration of three-phase hybrid Stepper are introduced, then based on technologies such as stepper motor controller, PWM inverter and microcontroller. In the thesis, we develop a single chip computer -based digital controlling system for a three-phase hybrid stepper motor that is mainly constructed from a AT89C51 single chip computer and ST7920IC which is used as the core of control parts. The system's whole architecture, the design of hardware and software are introduced in detail. KEY WORDS: Microcontroller,SPWM,Hybrid stepper motor,Micro-stepping driver

基于单片机的步进电机控制系统的设计_毕业设计

本科毕业设计 基于单片机的步进电机控制系统的设计

摘要 随着自动控制系统的发展和对高精度控制的要求,步进电机在自动化控制中扮演着越来越重要的角色,区别于普通的直流电机和交流电机,步进电机可以对旋转角度和转动速度进行高精度控制。步进电机作为控制执行元件,是机电一体化的关键组成之一,广泛应用在各种自动化控制系统和精密机械等领域。 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角。 本系统介绍了一种基于单片机的步进电机控制系统的设计,包括了硬件设计和软件设计两部分。其中,硬件设计包括单片机最小系统、键盘控制模块、LCD显示模块、步进电机驱动模块、位置检测模块共5个功能模块的设计。系统软件设计采用C语言编写,包括主程序、数字键处理程序、功能键处理程序、电机驱动处理程序、显示模块、位置采集模块。 本设计采用STC89C52单片机作为主控制器,4*4矩阵键盘作为输入,LCD1602液晶作为显示,ULN2003A芯片驱动步进电机。系统具有良好的操作界面,键盘输入步进电机的运行距离;步进电机能以不同的速度运行,可以在不超过最大转速内准确运行到任意设定的位置,可调性较强;显示设定的运行距离和实际运行距离;方便操作者使用。关键词:单片机步进电机液晶显示键盘驱动

Design of the Stepping Motor Control System Based on SCM Qiu Haizhao (College of Engineering, South China Agricultural University, Guangzhou 510642,China) Abstract:With the development of automatic control system and the requirements of high-precision control, stepping motor control in automation is playing an increasingly important role, different from the common DC and AC motor, stepper motor rotation angle and rotational speed can be high-precision controlled. Stepper motor as a control actuator is a key component of mechanical and electrical integration, widely used in a variety of automated control systems and precision machinery and other fields. Stepper motor is the open-loop control components changing electric pulse signals into angular displacement or linear displacement .In the case of non-overloaded, the motor speed, stop position depends only on the pulse frequency and pulse number, regardless of load changes, that is, to add a pulse motor, the motor is turned a step angle. This system introduces a design of stepper motor control system based on single chip microcomputer, including hardware design and software design in two parts. Among them, the hardware design, including single chip minimal system, keyboard control module, LCD display module, the stepper motor drive module, position detection module five functional modules. System software design using C language, including the main program, process number keys, the key of function processes, motor driver handler, the display module, position acquisition module. This design uses STC89C52 microcontroller as the main controller, 4 * 4 matrix keyboard as an input, LCD1602 LCD as a display, ULN2003A chip as stepper motor driver. System has a good user interface, keyboard input stepper motor running distance; Stepper motor can run at different speed, and run to any given position accurately in any speed without exceeding the maximum speed, with a strong adjustable ; Display the running distance and the actual running distance, which is more convenient for the operator to use. Key words: SCM stepper LCD keyboard driver

步进电机的控制电路和程序

步进电机的控制电路和程序 先看一下我们将要使用的51单片机综合学习系统能完成哪些实验与产品开发工作:分别有流水灯,数码管显示,液晶显示,按键开关,蜂鸣器奏乐,继电器控制,IIC总线,SPI总线,PS/2实验,AD模数转换,光耦实验,串口通信,红外线遥控,无线遥控,温度传感,步进电机控制等等。 上图是我们将要使用的51单片机综合学习系统硬件平台,本期实验我们用到了综合系统主机、步进电机,综合系统其它功能模块原理与使用详见前几期《电子制作》杂志及后期连载教程介绍。 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”),它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机,利用其没有积累误差(精度为100%)的特点,广泛应用于各种开环控制。 步进电机分类与结构 现在比较常用的步进电机分为三种:反应式步进电机(VR)、永磁式步进电机(PM)、混合式步进电机(HB)。本章节以反应式步进电机为例,介绍其基本原理与应用方法。反应式步进电机可实现大转矩输出,步进角一般为1.5度。反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成,定子上有多相励磁绕组,利用磁导的变化产生转矩。常用小型步进电机的实物如图1 所示。 图1步进电机实物图 图 2 步进电机内部图 步进电机现场应用驱动电路 综合系统使用的是小型步进电机,对电压和电流 要求不是很高,为了说明应用原理,故采用最简单 的驱动电路,目的在于验证步进电机的使用,在正 式工业控制中还需在此基础上改进。一般的驱动电 路可以用图3的形式。 图3 一般驱动电路 在实际应用中一般驱动路数不止一路,用上图的分立电路体积大,很多 场合用现成的集成电路作为多路驱动。常用的小型步进电机驱动电路可以用 ULN2003或ULN2803。本书配套实验板上用的是ULN2003。ULN2003是高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品,具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点,适应于各类要求高速大功率驱动的系统。ULN2003A由7组达林顿晶体管阵列和相应的电阻网络以及钳位二极管网络构成,具有同时驱动7组负载的能力,为单片双极型大功率高速集成电路。ULN2003内部结构及等效电路图如图4:

步进电机及单片机英文文献及翻译

外文文献: Knowledge of the stepper motor What is a stepper motor: Stepper motor is a kind of electrical pulses into angular displacement of the implementing agency. Popular little lesson: When the driver receives a step pulse signal, it will drive a stepper motor to set the direction of rotation at a fixed angle (and the step angle). You can control the number of pulses to control the angular displacement, so as to achieve accurate positioning purposes; the same time you can control the pulse frequency to control the motor rotation speed and acceleration, to achieve speed control purposes. What kinds of stepper motor sub-: In three stepper motors: permanent magnet (PM), reactive (VR) and hybrid (HB) permanent magnet stepper usually two-phase, torque, and smaller, step angle of 7.5 degrees or the general 15 degrees; reaction step is generally three-phase, can achieve high torque output, step angle of 1.5 degrees is generally, but the noise and vibration are large. 80 countries in Europe and America have been eliminated; hybrid stepper is a mix of permanent magnet and reactive advantages. It consists of two phases and the five-phase: two-phase step angle of 1.8 degrees while the general five-phase step angle of 0.72 degrees generally. The most widely used Stepper Motor. What is to keep the torque (HOLDING TORQUE) How much precision stepper motor? Whether the cumulative: The general accuracy of the stepper motor step angle of 3-5%, and not cumulative.

步进电机全闭环控制

半导体器件应用网 https://www.360docs.net/doc/8017319885.html,/news/194498.html 步进电机全闭环控制 【大比特导读】步进电机由于体积精巧、价格低廉、运行稳定,在低端行业 应用广泛,步进电机运动控制实现全闭环,是工控行业的一大难题。 步进电机由于体积精巧、价格低廉、运行稳定,在低端行业应用广泛,步进电机运动控 制实现全闭环,是工控行业的一大难题。 主要问题有两个,原点的不确定性和失步,目前,采用高速光电开关作为步进系统的原点,这个误差在毫米级,所以在精确控制领域,是不能接受的。另外,为了提高运行精度, 步进系统的驱动采用多细分,有的大于16,假如用在往复运动过程中,误差大的惊人。已 经不能适应加工领域。 为此,提出步进电机全闭环控制系统,以适应目前运动控制领域的需求。 1、硬件连接 硬件连接加装编码器,根据细分要求,采用不同等级的解析度编码器进行实时反馈。 2、原点控制 根据编码器的Z信号,识别、计算坐标原点,同数控系统相同,精度可以达到2/编码器解 析度×4。 3、失步控制 根据编码器的反馈数据,实时调整输出脉冲,根据失步调整程度,采取相应办法。 下图是电路原理 4、电路原理描述

半导体器件应用网 电路采用超大规模电路FPGA,输入、输出可以达到兆级的相应频率,电源3.3V,利用2596 开关电源,将24V转为3.3V,方便实用。输入脉冲与反馈脉冲进行4倍频正交解码后计算,及时修正输出脉冲量和频率。 5、应用描述 本电路有两种模式,返回原点模式和运行模式。当原点使能开关置位时,进入原点模式,反之,进入运行模式。 在原点模式,以同步于输入脉冲的频率输出脉冲,当碰到原点开关后,降低输出脉冲频率,根据编码器的Z信号,识别、计算坐标原点。返回原点完成后,输出信号。此信号及其数据在不断电的情况下,永远保持。 在运行模式,以同步于输入脉冲的频率输出脉冲,同时计算反馈数据,假如出现误差,及时修正。另外,大惯量运行时,加减速设置不合理的情况下,可能会及时反向修正。 6、技术指标 (1)输入输出相应频率:≤1M; (2)脉冲同步时间误差:≤10ms;(主要延误在反向修正,不考虑反向修正,≤10us) (3)重定位电气精度:≥2/编码器解析度×4/马达解析度×细分) (4)重定位原点电气精度≥2/编码器解析度×4/马达解析度×细分) (5)适应PNP,NPN接口 (6)适应伺服脉冲控制 (7)适应各种编码其接口 步进电机运动控制一旦解决上述问题,增加数百元成本的情况下可以实现全闭环控制,毫不逊色于伺服系统。特别是其价格低廉、控制简单、寿命长久的特点在某些场合,可能优于伺服系统。

步进电机控制系统设计.

毕业设计论文 论文题目:基于单片机的步进电机控制电路板设计 摘要 随着微电子和计算机技术的发展,步进电机的需求量与日俱增,它广泛用于打印机、电动玩具等消费类产品以及数控机床、工业机器人、医疗器械等机电产品中,其在各个国民经济领域都有应用。研究步进电机的控制系统,对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。 步进电机是一种能将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件,步进电机控制系统主要由步进控制器,功率放大器及步进电机等组成。采用单片机控制,用软件代替上述步进控制器,使得线路简单,成本低,可靠性大大增加。软件编程可灵活产生不同类型步进电机励磁序列来控制各种步进电机的运行方式。 本设计是采用AT89C51单片机对步进电机的控制,通过IO口输出的时序方波作为步进电机的控制信号,信号经过芯片ULN2003驱动步进电机;同时,用 4个按键来对电机的状态进行控制,并用数码管动态显示电机的转速。 系统由硬件设计和软件设计两部分组成。其中,硬件设计包括AT89C51单片机的最小系统、电源模块、键盘控制模块、步进电机驱动(集成达林顿ULN2003)模块、数码显示(SM420361K数码管)模块、测速模块(含霍尔片UGN3020)6个功能模块的设计,以及各模块在电路板上的有机结合而实现。软件设计包括键盘控制、步进电机脉冲、数码管动态显示以及转速信号采集模块的控制程序,最终实现对步进电机转动方向及转动速度的控制,并将步进电机的转动速度动态显示在LED数码管上,对速度进行实时监控显示。软件采用在Keil软件环境下编辑

************* 第1章绪论 1.1 课题背景 当今社会,电动机在工农业生产、人们日常生活中起着十分重要的作用。步进电机是最常见的一种控制电机,在各领域中得到广泛应用。步进电机作为执行元件,是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统中。 随着微电子和计算机技术的发展,步进电机的需求量与日俱增,在各个国民经济领域都有应用。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”),它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机,其优点是结构简单、运行可靠、控制方便。尤其是步距值不受电压、温度的变化的影响、误差不会长期积累的特点,给实际的应用带来了很大的方便。它广泛用于消费类产品(打印机、照相机、雕刻机)、工业控制(数控机床、工业机器人)、医疗器械等机电产品中。研究步进电机的控制和测量方法,对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。控制核心采用C51芯片,它以其独特的低成本,小体积广受欢迎,当然其易编程也是不可多得的优点为此,本文设计了一个单片机控制步进电机的控制系统,可以实现对步进电机转动速度和转动方向的高效控制。 1.2 设计目的及系统功能 本设计的目的是以单片机为核心设计出一个单片机控制步进电机的控制系统。本系统采用AT89C51作为控制单元,通过键盘实现对步进电机转动方向及转动速度的控制,并且将步进电机的转动速度动态显示在LED数码管上。 1

步进电机运动控制器设计

一、项目概述: 用步进电机作为X-Y移动平台的执行机构,实现开环位置控制。采用四相步进电机,一相激励时步距角为1.8°,由步进电机驱动器接受控制器的控制信号,采用单四拍方式,每拍为一步,可正反转。步进电机的转动带动丝杆,将旋转运动转换为直线运动,步进电机的每一走步传递到X或Y方向的移动距离为0.02mm.系统中步进电机工作频率为500Hz--4KHz。运动要求是: (1)当按键K1按下时,X方向步进电机正向运转,X正向移动1mm; 当按键K2按下时,X方向步进电机反向运转,X反向移动1mm; 当按键K3按下时,Y方向步进电机正向运转,Y正向移动1mm; 当按键K4按下时,Y方向步进电机反向运转,Y反向移动1mm;(2)按键按住不放,连续运动直到按键释放,停止运转。 (3)控制器实时显示步进电机转过的步数和X或Y向移动的距离。(4)系统供电电源为36 VDC。 二、系统设计: 设计思想: 1、用两台步进电机分别控制x、y方向的运动; 2、采用动态显示方式,实时显示步数和距离; 3、采用4个并行口输出控制信号以及采集开关输入信号。 总体方案: 采用AT89C51作为控制器: P0口读入开关输入信号;P1口接步进电机驱动器ULN2003A;P2、

P3口控制动态显示电路。 三、硬件设计: 1、AT89C51晶振电路和手动复位电路: 晶振电路:采用12MHz的晶振,其中电容C1,C2可在5—60pF之间选择,这两个电容的大小对振荡频率有微小的影响,可起频率微调的作用。 复位电路:当按键弹起时,相当于一个上电复位电路;当按键压下时,相当于RST端通过电阻与+5V的电源相连,提供足够宽度的阈值电压完成复位。 2、开关量读入: 由P0口的低4位读入开关量信号。 3、步进电机控制电路:

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