步进电机调速

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摘要

本文介绍的是在DICE-AT2型自控原理实验箱上,通过编写汇编语言实现对步进电机转速的调节以及正转—停止—反转的控制。

在试验箱上将电路搭好,打开软件,输入程序,将宏汇编程序经过汇编,连接后形成.EXE文件装入系统,运行程序观察电机转速及转向的变化。

程序运行后电机的变化跟预期相符,各项步骤运行正常。

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。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。

关键词:步进电机;汇编编程;8088cpu;计算机控制

Abstract

Is introduced in this paper on the DICE - AT2 control principle experiment box, by writing assembly language implementation of the stepping motor speed regulation and control forward, stop, reverse.

In test chamber, general layout is good, open software, input program, the macro assembler after assembly, connection formation. EXE file into the system, run the program to observe the changes of motor speed and steering.

Program is running after the change of the motor with expectations, the various steps to run normally.

Stepper motor is the electrical pulse signal into angular displacement or linear displacement of open loop control stepping motor. Stepper motor as the executive element, it is one of the key products of electromechanical integration, widely used in all kinds of automation control system. With the development of microelectronics and computer technology, step ?

Keywords:Stepping motor; Assembler programming; 8088 CPU; The computer control

一绪论 (1)

1.1 背景 (1)

1.1.1 步进电机的工作原理 (1)

1.2 设计任务 (3)

二系统分析 (3)

2.1 对设计任务的分析 (3)

2.2 对被控对象的分析 (3)

三设计方案 (5)

3.1 实验步骤 (5)

四硬件调试 (5)

五结果分析及心得体会 (6)

参考文献 (8)

附录 (9)

程序清单 (9)

一绪论

1.1 背景

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。

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。

1.1.1 步进电机的工作原理

简单的讲,步进电机驱动器根据外来的脉冲,通过其内部的逻辑电路控制步进电机的绕组按一定的次序正反通电,从而实现其运转。以两相1.8度步进电机为例,其主要分为4线(双极性),6线(单极性)两种方式。

脉冲信号一般由CPU或单片机产生的,一般脉冲信号的比例为0.3-0.4左右,电机转速越高,比例则越大。

以四相步进电机为例,四相电机工作方式有二种,四相四步为AB-BC-CD-DA;四相八步为AB-B-BC-C-CD-D-AB。

如图为四相(实际为2相)式步进电机的基本构造图。中间转子由永久磁铁所构成,左边为N极,另一边为S极。定子有四组线圈,分别为L1、L2、L3及L4,各线圈的C端共接电源正极,另一端经由开关接在电源的负极。

图1 四相式步进电机基本构造图

步进电机为一四相步进电机,采用单极性直流电源供电。只要对步进电机的各相绕组按合适的时序通电,就能使步进电机步进转动。下图是该四相反应式步进电机工作原理示意图。

图2 四相步进电机步进示意图

开始时,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,2、5号齿就和A、D相绕组磁极产生错齿。依次类推,A、B、C、D四相绕组轮流供电,则转子会沿着A、B、C、D方向转动。

四相步进电机按照通电顺序的不同,可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。单四拍与双四拍的步距角相等,但单四拍的转动力矩小。八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半,因此,八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。

单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如下图.a、b、c 所示: