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根据51系列单片机操控步进电机调速闭环体系规划

一、步进电机1.1步进电机的工作原理步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的执行机构。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只…

一、步进电机
1.1步进电机的作业原理
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的执行机构。在非超载的情况下,电机的转速、中止的方位只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载改动的影响,即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角。这一线性联系的存在,加上步进电机只要周期性的夺冠而无累积夺冠等特色,使得在速度、方位等操控范畴用步进电机来操控变的十分的简略。
1.2步进电机的特色
本试验所用的步进电机为感应子式步进电机(型号为42BYG016)。感应子式步进电机与传统的反应式步进电机比较,结构上转子加有永磁体,以供给软磁资料的作业点,而定子激磁只需供给改动的磁场而不用供给磁资料作业点的耗能,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,其本身阻尼效果比较好,使其在工作过程中比较平稳、噪音低、低频粥少僧多小。
感应子式步进电机某种程度上可以看作是低速同步电机。一个四相电机可以作四相工作,也可以作二相工作。(有必要选用双极电压驱动),而反应式电机则不能如此。例如:四相八拍工作(A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A)完全可以选用二相八拍工作方法.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,为了方便运用,灵敏改动电机的动态特色,往往将其外部接线为八根引线(四相),这样运用时,既可以作四相电机运用,可以作二相电机绕组串联或并联运用。(本试验选用两相四拍)
1.3步进电机的静态目标
相数:发生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。常用m一共。
拍数:完结一个磁场周期性改动所需脉冲数或导电状况用n一共,或指电机转过一个齿距角所需脉冲数,以四相电机为例,有四相四拍工作方法即AB-BC-CD-DA-AB,四相八拍工作方法即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一共。θ=360度(转子齿数J*工作拍数),以惯例二、四相,转子齿为50齿电机为例。四拍工作时步距角为θ=360度/(50*4)=1.8度(俗称整步),八拍工作时步距角为θ=360度/(50*8)=0.9度(俗称半步)。
1.4步进电机的动态目标
1)步距角精度:
步进电机每转过一个步距角的实践值与理论值的夺冠。用百分比一共:夺冠步距角*100%。不同工作拍数其值不同,四拍工作时应在5%之内,八拍工作时应在15%以内。
2)失步:
电机工作时工作的步数,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视点,电机工作必存在失调角,由失调角发生的夺冠,选用细分驱动是不能解决的。
4)最大空载起动频率:
电机在某种驱动方法、电压及额定电流下,在不加负载的情况下,可以直接起动的最大频率。
5)最大空载的工作频率:
电机在某种驱动方法,电压及额定电流下,电机不带负载的最高转速频率。
6)工作矩频特性:
电机在某种测验条件下测得工作中输出力矩与频率联系的曲线称为工作矩频特性,这是电机许多动态曲线中最重要的,也是电机挑选的底子根据。
1.5步进电机的驱动操控体系
操控体系的组成方框图如下:

1)脉冲信号的发生
脉冲信号由单片机AT89S52的I/O口发生,一般的脉冲信号的占空比为0.3-0.4左右,电机转速越高,占空比则越大。本试验选用的占空比为0.5。
2)信号分配
感应子式不仅以二、四相电机为主,二相电机作业方法有二相四拍和二相八拍两种,详细分配如下:二相四拍为,步距角为1.8度;二相八拍为,步距角为0.9度。本规划选用步距角为1.8度。
3)功率放大
功率放大是驱动体系最为重要的部分。步进电机在必定转速下的转矩取决于它的动态均匀电流而非静态电流(而样本上的电流均为静态电流)。均匀电流越大电机力矩越大,要到达均匀电流大这就需求驱动体系尽量战胜电机的反电势。因此不同的场合采纳不同的的驱动方法,到目前为止,驱动方法一般有以下几种:恒压、恒压串电阻、高低压驱动、恒流、细分数等。
步进电机一经定型,其功能取决于电机的驱动电源。步进电机转速越高,力距越大则要求电机的电流越大,驱动电源的电压越高。电压对力矩影响如下:

4)功率放大细分驱动器
在步进电机步距角不能分量运用的条件下,可选用细分驱动器来驱动步进电机,细分驱动器的原理是经过改动相邻(A,B)电流的巨细,以改动组成磁场的夹角来操控步进电机工作的。

二、驱动器
咱们单片机的I/O不具有直接驱动步进电机的才能,故在本体系中需求步进电机驱动器,咱们挑选驱动器为KD-221,该驱动器具有输入电压规模广,操控信号输入方法多样等特色。其详细接法如下:
2.1、电源接线:
①、E高:当驱动电压大于10V时,正极接此座,运用时最大不能大于40V,以防损坏模块。
②、E低:当驱动电压小于10V时,正极接此座。
③、地:驱动电压E高、E低的的负极接此座。
④、A,:接电机A相线圈的二根引线。
⑤、B,:接电机B相线圈的二根引线。
2.2、操控信号接线:
①、CP:接操控器发给步进电机的走步脉冲信号线。
②、CW:接操控器发给步进电机的走步方向信号线。
③、VP:接CP和CW信号的负极,即逻辑电路电源的负极。
④、本驱动器内部规划接纳信号为RTTL电平,即5V电平,如其它逻辑电平信号需求接限流电阻,不然或许损坏光耦元件。
三、光电开关
本体系中所用传感器为EE-EX672关电开关,该传感器为开关型传感器,四个接线脚分别为“+,L,OUT,-”其输入电压规模广为直流5-24V,L为操控指示端,当“L”与“+”相连时,传感器未检测到物体时LED灯发光,当“L”悬空时则相反,其特色为:
1.动作形式备有遮光时ON/入光时ON(可切换型)
2.应对频率为1KHZ的高速呼应
3.入光显现灯显着,简单进行动作结语.
4.电源电压为DC-24V的广规模
5.备有遮光时入光显现灯灯亮型

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