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發(fā)布日期:2022-10-09 點擊率:201
1. 步進電機的作業(yè)原理
該步進電機為一四相步進電機,選用單極性直流電源供電。只需對步進電機的各相繞組按適宜的時序通電,就能使步進電機步進翻滾。圖1是該四相反響式步進電機作業(yè)原理暗示圖。
圖1 四相步進電機步進暗示圖
開端時,開關(guān)SB接通電源,SA、SC、SD斷開,B相磁極和轉(zhuǎn)子0、3號齒對齊,一同,轉(zhuǎn)子的1、4號齒就和C、D相繞組磁極發(fā)作錯齒,2、5號齒就和D、A相繞組磁極發(fā)作錯齒。
當(dāng)開關(guān)SC接通電源,SB、SA、SD斷開時,因為C相繞組的磁力線和1、4號齒之間磁力線的作用,使轉(zhuǎn)子翻滾,1、4號齒和C相繞組的磁極對齊。而0、3號齒和A、B相繞組發(fā)作錯齒,2、5號齒就和A、D相繞組磁極
四相步進電機依照通電次第的紛歧樣,可分為單四拍、雙四拍、八拍三種作業(yè)辦法。單四拍與雙四拍的步距角持平,但單四拍的翻滾力矩小。八拍作業(yè)辦法的步距角是單四拍與雙四拍的一半,因而,八拍作業(yè)辦法既能夠堅持較高的翻滾力矩又能夠跋涉操控精度。
單四拍、雙四拍與八拍作業(yè)辦法的電源通電時序與波形別離如圖2.a、b、c所示:
圖2.步進電機作業(yè)時序波形圖
圖3 步進電機驅(qū)動器體系電路原理圖
AT89C2051將操控脈沖從P1口的P1.4~P1.7輸出,經(jīng)74LS14反相后進入9014,經(jīng)9014拓寬后操控光電開關(guān),光電隔絕后,由功率管TIP122將脈沖信號進行電壓和電流拓寬,驅(qū)動步進電機的各相繞組。使步進電機跟著紛歧樣的脈沖信號別離作正轉(zhuǎn)、回轉(zhuǎn)、加速、減速和接連等動作。圖中L1為步進電機的一相繞組。AT89C2051選用頻率22MHz的晶振,選用較高晶振的意圖是為了在辦法2下盡量減小AT89C2051對上位機脈沖信號周期的影響。
圖3中的RL1~RL4為繞組內(nèi)阻,50Ω電阻是一外接電阻,起限流作用,也是一個改善回路時刻常數(shù)的元件。D1~D4為續(xù)流二極管,使電機繞組發(fā)作的反電動勢經(jīng)過續(xù)流二極管(D1~D4)而衰減掉,然后保護了功率管TIP122不受損壞。
在50Ω外接電阻上并聯(lián)一個200μF電容,能夠改善寫入步進電機繞組的電流脈沖前沿,跋涉了步進電機的高頻功用。與續(xù)流二極管串聯(lián)的200Ω電阻可減小回路的放電時刻常數(shù),使繞組中電流脈沖的后沿變陡,電流下降時刻變小,也起到跋涉高頻作業(yè)功用的作用。
3.軟件方案
該驅(qū)動器依據(jù)撥碼開關(guān)KX、KY的紛歧樣組合有三種作業(yè)辦法供挑選:
辦法1為接連辦法:P3.5(INT1)為步進脈沖輸入端,P3.7為正回轉(zhuǎn)脈沖輸入端。上位機(PC機或單片機)與驅(qū)動器僅以2條線相連。
辦法2為串行通訊辦法:上位機(PC機或單片機)將操控指令發(fā)送給驅(qū)動器,驅(qū)動器依據(jù)操控指令自行完畢有關(guān)操控進程。
辦法3為撥碼開關(guān)操控辦法:經(jīng)過K1~K5的紛歧樣組合,直接操控步進電機。
當(dāng)上電或按下復(fù)位鍵KR后,AT89C2051先查看撥碼開關(guān)KX、KY的狀況,依據(jù)KX、KY 的紛歧樣組合,進入紛歧樣的作業(yè)辦法。以下給出辦法1的程序流程框圖與源程序。
在程序的編制中,要分外留心步進電機在換向時的處理。為使步進電機在換向時能滑潤過渡,不至于發(fā)作錯步,應(yīng)在每一步中設(shè)置象征位。其間20H單元的各位為步進電機正轉(zhuǎn)象征位;21H單元各位為回轉(zhuǎn)象征位。在正轉(zhuǎn)時,不只給正轉(zhuǎn)象征位賦值,也一同給回轉(zhuǎn)象征位賦值;在回轉(zhuǎn)時也如此。這么,當(dāng)步進電機換向時,就能夠上一次的方位作為起點反向運動,避免了電機換向時發(fā)作錯步。
圖4 辦法1程序框圖
辦法1源程序:
MOV 20H,#00H ;20H單元置初值,電機正轉(zhuǎn)方位指針
MOV 21H,#00H ;21H單元置初值,電機回轉(zhuǎn)方位指針
MOV P1,#0C0H ;P1口置初值,避免電機上電短路
MOV TMOD,#60H ;T1計數(shù)器置初值,開接連
MOV TL1,#0FFH
MOV TH1,#0FFH
SETB ET1
SETB EA
SETB TR1
SJMP $
;***********計數(shù)器1接連程序************
IT1P: JB P3.7,FAN ;電機正、回轉(zhuǎn)指針
;*************電機正轉(zhuǎn)*****************
JB 00H,LOOP0
JB 01H,LOOP1
JB 02H,LOOP2
JB 03H,LOOP3
JB 04H,LOOP4
JB 05H,LOOP5
JB 06H,LOOP6
JB 07H,LOOP7
LOOP0: MOV P1,#0D0H
MOV 20H,#02H
MOV 21H,#40H
AJMP QUIT
LOOP1: MOV P1,#090H
MOV 20H,#04H
MOV 21H,#20H
AJMP QUIT
LOOP2: MOV P1,#0B0H
MOV 20H,#08H
MOV 21H,#10H
AJMP QUIT
LOOP3: MOV P1,#030H
MOV 20H,#10H
MOV 21H,#08H
AJMP QUIT
LOOP4: MOV P1
,#070H
MOV 20H,#20H
MOV 21H,#04H
AJMP QUIT
LOOP5: MOV P1,#060H
MOV 20H,#40H
MOV 21H,#02H
AJMP QUIT
LOOP6: MOV P1,#0E0H
MOV 20H,#80H
MOV 21H,#01H
AJMP QUIT
LOOP7: MOV P1,#0C0H
MOV 20H,#01H
MOV 21H,#80H
AJMP QUIT
;***************電機回轉(zhuǎn)*****************
FAN: JB 08H,LOOQ0
JB 09H,LOOQ1
JB 0AH,LOOQ2
JB 0BH,LOOQ3
JB 0CH,LOOQ4
JB 0DH,LOOQ5
JB 0EH,LOOQ6
JB 0FH,LOOQ7
LOOQ0: MOV P1,#0A0H
MOV 21H,#02H
MOV 20H,#40H
AJMP QUIT
LOOQ1: MOV P1,#0E0H
MOV 21H,#04H
MOV 20H,#20H
AJMP QUIT
LOOQ2: MOV P1,#0C0H
MOV 21H,#08H
MOV 20H,#10H
AJMP QUIT
LOOQ3: MOV P1,#0D0H
MOV 21H,#10H
MOV 20H,#08H
AJMP QUIT
LOOQ4: MOV P1,#050H
MOV 21H,#20H
MOV 20H,#04H
AJMP QUIT
LOOQ5: MOV P1,#070H
MOV 21H,#40H
MOV 20H,#02H
AJMP QUIT
LOOQ6: MOV P1,#030H
MOV 21H,#80H
MOV 20H,#01H
AJMP QUIT
LOOQ7: MOV P1,#0B0H
MOV 21H,#01H
MOV 20H,#80H
QUIT: RETI
END
4.定論
該驅(qū)動器經(jīng)實驗驗證能驅(qū)動0.5N.m的步進電機。將驅(qū)動有些的電阻、電容及續(xù)流二極管的有關(guān)參數(shù)加以調(diào)整,可驅(qū)動1.2N.m的步進電機。該驅(qū)動器電路簡略牢靠,構(gòu)造緊湊,關(guān)于I/O口線與單片機本錢嚴峻的體系來說分外適用。
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