步进电机用什么来控制的
转载 用单片机控制步进电机 步进电机是机电控制中一种常用的执行机构,它的用途是将电脉冲转化为角位移,通俗地说: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(及步进角)。
通过控制脉冲个数即可以控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时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。
一、步进电机常识 常见的步进电机分三种:永磁式(PM),反应式(VR)和混合式(HB),永磁式步进一般为两相,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。
在欧美等发达国家80年代已被淘汰;混合式步进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。
二、永磁式步进电机的控制 下面以电子爱好者业余制作中常用的永磁式步进电机为例,来介绍如何用单片机控制步进电机。
图1是35BY型永磁步进电机的外形图,图2是该电机的接线图,从图中可以看出,电机共有四组线圈,四组线圈的一个端点连在一起引出,这样一共有5根引出线。
要使用步进电机转动,只要轮流给各引出端通电即可。
将COM端标识为C,只要AC、C、BC、C,轮流加电就能驱动步进电机运转,加电的方式可以有多种,如果将COM端接正电源,那么只要用开关元件(如三极管),将A、B、 轮流接地。
下表列出了该电机的一些典型参数: 表1 35BY48S03型步机电机参数型号 步距角 相数 电压 电流 电阻 最大静转距 定位转距 转动惯量35BY48S03 7.5 4 12 0.26 47 180 65 2.5 有了这些参数,不难设计出控制电路,因其工作电压为12V,最大电流为0.26A,因此用一块开路输出达林顿驱动器(ULN2003)来作为驱动,通过P1.4~P1.7来控制各线圈的接通与切断,电路如图3所示。
开机时,P1.4~P1.7均为高电平,依次将P1.4~P1.7切换为低电平即可驱动步进电机运行,注意在切换之前将前一个输出引脚变为高电平。
如果要改变电机的转动速度只要改变两次接通之间的时间,而要改变电机的转动方向,只要改变各线圈接通的顺序。
图1 35BY48S03型步进电机外形图 图2 35BY48S03型步进电机的接线图 图3 单片机控制35BY48S03型步进电机的电路原理图 三、步进电机的驱动实例 要求:控制电路如图3所示,开机后,电机不转,按下启动键,电机旋转,速度为25转/分,按下加1键,速度增加,按下减1键,速度降低,最高速度为100转/分,最低转带为25转/分,按下停止键,电机停转。
速度值要求在数码管上显示出来。
1.要求分析 按上面的分析,改变转速,只要改变P1.0~P1.3轮流变低电平的时间即可达到要求,这个时间不应采用延时来实现,因为会影响到其他功能的实现。
这里以定时的方式来实现。
下面首先计算一下定时时间。
按要求,最低转速为25转/分,而上述步进电机的步距角为7.5,即每48个脉冲为1周,即在最低转速时,要求为1200脉冲/分,相当于50ms/脉冲。
而在最高转速时,要求为100转/分,即48000脉冲/分,相当于12.5ms/脉冲。
可以列出下表 表1 步进电机转速与定时器定时常数关系 速度 单步时间(us) TH1 TL1 实际定时(us) 25 50000 76 0 49996.8 26 48077 82 236 48074.18 27 46296 89 86 46292.61 28 44643 95 73 44640.155 ? … … … … 100 12500 211 0 12499.2 表中不仅计算出了TH1和TL1,而且还计算出了在这个定时常数下,真实的定时时间,可以根据这个计算值来估算真实速度与理论速度的误差值。
表中TH1和TL1是根据定时时间算出来的定时初值,这里用到的晶振是11.0592M。
有了上述表格,程序就不难实现了,使用定时/计数器T1为定时器,定时时间到后切换输出脚即可。
2.程序实现 定义DSB-1A实验板的S1为启动键,S2为停止键,S3为加1键,S4为减1键,程序如下: StartEnd bit 01H ;起动及停止标志 MinSpd EQU 25 ;起始转动速度 MaxSpd EQU 100 ;最高转动速度 Speed DATA 23H ;流动速度计数 DjCount DATA 24H ;控制电机输出的一个值,初始为11110 111 Hidden EQU 10H ;消隐码 Counter DATA 57H ;显示计数器 DISPBUF DATA 58H ;显示缓冲区 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH JMP DISP ORG 001BH JMP DJZD ORG 30H MAIN: MOV SP,#5FH MOV P1,#0FFH MOV A,#Hidden MOV DispBuf,A MOV DispBuf+1,A MOV DispBuf+2,A MOV DjCount,#11110111B MOV SPEED,#MinSpd;起始转动速度送入计数器 CLR StartEnd;停转状态 MOV TMOD,#00010001B ; MOV TH0,#HIGH(65536-3000) MOV TL0,#LOW(65536-3000) MOV TH1,#0FFH; MOV TL1,#0FFH SETB TR0 SETB EA SETB ET0 SETB ET1 LOOP: ACALL KEY ;键盘程序 JNB F0,m_NEXT1 ;无键继续 ACALL KEYPROC ;否则调用键盘处理程序 m_NEXT1: MOV A,Speed MOV B,#10 DIV AB MOV DispBuf+5,B ;最低位 MOV B,#10 DIV AB MOV DispBuf+4,B MOV DispBuf+3,A JB StartEnd,m_Next2 CLR TR1 ;关闭电机 ...
plc控制步进电机用什么软件进行仿真
一、引言 由于步进电机成本低,控制线路简单,调试方便,所以在许多开环控制系统中得到了广泛的应用。
但是当步进电机转子运动频率达到其机械谐振点时,就会产生谐振和噪声。
为了克服机械噪声可以改变驱动方式,步进电机的驱动方式一般分为单相激励、两相激励和半步激励等。
单相激励时虽然具有输入功率小,温度不会升的太高的优点,但是由于振荡厉害,控制不稳,所以很少采用。
两相激励、半步激励都可以提高平稳度,减小机械振荡。
据此,采用细分驱动控制减小噪声是一种比较完善和理想的解决手段。
二、步进电机细分驱动原理 所谓细分驱动就是把机械步距角细分成若干个电的步距角,当转子从一个位置转到下一个位置的时候,会出现一些“暂态停留点”。
这样使得电机启动时的过调量或者停止时的过调量就会减小,电机轴的振动也会减小,使电机转子旋转过程变得更加平滑,更加细腻,从而减小了噪声。
图1 电机驱动示意图 首先介绍步进电机整步驱动,我们以两相混合式步进电机57BYB406为例,它的步距角为1.8°。
该电机有A,B两相绕组,其中我们用C表示A通反向电流时的磁场-A,用D表示B通反向电流时的磁场-B。
当分别给各相绕组通电时,各相绕组产生的旋转磁场如下:仅有A相导通时,旋转磁场指向A;仅有B相导通时,旋转磁场指向B;仅有C相导通时,旋转磁场指向C;仅有D相导通时,旋转磁场指向D。
依次为各相绕组通电,每切换一次,旋转磁场矢量转过90°,电机转过一个步距角1.8°。
当旋转磁场矢量转过360°时,电机转过一个齿距,这种工作方式称为整步工作。
如果改变上述加电过程,采用四相八拍工作,即通电顺序依次为: 此工作方式称半步工作,旋转磁场的矢量变化如图2所示。
每改变一次通电状态,旋转磁场的矢量转过45°。
图2 四细分驱动磁场矢量图 同理,旋转磁场转过360°,电机转过一个齿距。
由半步原理给予启发,如果让旋转磁场矢量每次转过22.5°,这样就实现了四细分驱动。
其旋转磁场矢量变化如图3所示。
图3 步进电机四细分驱动磁场矢量图 为了使电机输出转距大小一致,也就是使电机匀速转动,我们控制流入A,B,C,D各相电流的大小,具体按公式sin2α+cos2α=1来计算。
图4给出了四细分驱动时各相电机输入电流值的变换曲线。
图4 四细分驱动转距均匀输出原理图 三、细分驱动在喷膜机的应用 1、喷膜机总体设计 喷膜机中X方向细分驱动控制如图5所示。
这里我们采用8052微处理机,它是增强的MCS-51系列单片机,具有8K字节的ROM,256字节的RAM。
8位DA转换器AD7524通过锁存器与单片机的数据线相连,构成步进电机的脉冲信号发生器。
如果该脉冲信号驱动能力不够大,可以在DA转换器之后加一级放大器。
产生的脉冲信号加在驱动器NJM3770的VR引脚,用来驱动步进电机。
图5 喷膜机X方向控制图 2、脉冲分配器的设计 在喷膜机的设计中,我们采用软件的方法实现脉冲分配器。
将电机四细分驱动脉冲数据存储在内存中,如表1所示。
当电机逆时针方向运转时,自上而下走表索取控制量;当电机顺时针方向运转时,自下而上走表索取控制量,这样就可以控制电机上的电流的大小。
其中控制量的最高位是方向控制信号,低7位存储电机脉冲信号的大小。
如何实现7位数据的数模转换呢?这里介绍两种方法实现DA转换。
第一种方法的思想是:脉冲信号的大小用8位表示,但要求存储的任何数据的最高位都为零,这样就可以将DA转换器的最高位直接接地,用最高位存储方向控制信号。
为了使存储数据的最高位始终为零,就必须使数字信号的最大值不超过01111111,即模拟信号的大小最大为-VREF(127/256)。
为了得到所需要的电压值须将参考电压VREF增大一倍。
这样锁存器的最高位Q7表示方向位,接NJM3770的Phase引脚,锁存器的Q0~Q6顺次接DA转换器的D0~D6,DA转换器的最高位接地。
表1 电机四细分驱动脉冲数据 第二种方法的思想是:数据仅用7位表示,留下一位表示方向位。
在设计中使锁存器的Q0~Q6分别接AD7524的D1~D7,AD7524的D0位接地,锁存器的Q7接NJM3770的Phase引脚。
这种方法使得实际输出的数据与理论所需数据之间会产生误差,误差率为1/256。
在喷膜机的设计Vr=5V,V误差=0.0195V,由于误差很小,不会产生很大的影响,所以采用第二种方法。
查看电机的参数表得知电流值Im=0.7A,所以我们在设计当中,应该使电机中的电流不能大于0.7A。
当RS=0.68Ω,VR=5V时,通过公式Im=(VR*0.080)/RS计算得到Im=0.588A,满足设计要求。
通过微调AD7524的参考电阻RREF,可以微调电机脉冲信号的大小,从而控制电机绕组上的电流值。
按表1计算出四细分驱动所需要的脉冲信号的大小,A,B两项绕组上的脉冲变化如图6所示。
由于方向控制信号由AD7524的Q7位控制,所以绕组上的电流值只表现大小。
3、保护电路的设计 步进电机驱动器采用NJM3770,它由一个与LS-TTL兼容的逻辑输入端,一个电流感应器,一个单稳态多频振荡器,一个高压H桥输出端组成。
具有以下特点:只能驱动步进电机的一相,半步或者全步控制,开关模式的双极性直流驱动,电流...
给位大神,控制步进电机自动工作,不用plc和单片机。
最好用电脑控...
1、步进电机是脉冲电流激励,有现成的步进电机驱动电源。
2、电脑不能直接驱动步进电机驱动电源,但有很多现成的步进电机驱动卡,插在电脑中,电脑就可以控制步进电机自动工作了。
3、买步进电机驱动卡,商家会配套很多例程,按照例程去编写就行了。
请问步进电机控制原理
步进电机的基本原理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,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。
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。
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。
步进电机的一些特点: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。
步进电机主要运用在哪些工控设备场合?
一、步进电机主要用于一些有要求的场合,例如:线切割的工作台拖动,植毛机工作台,包装机,基本上涉及到的场合都用得到。
二、广泛应用于ATM机、喷绘机、刻字机、写真机、喷涂设备、医疗仪器及设备、计算机外设及海量存储设备、精密仪器、工业控制系统、办公自动化、机器人等领域,特别适合要求运行平稳、低噪音、响应快、使用寿命长、高输出扭矩的应用场合 。
三、步进电机在电脑绣花机等纺织机械设备中有着广泛的应用,这类步进电机的特点是保持转矩不高,频繁启动反应速度快、运转噪音低、运行平稳、控制性能好、整机成本低 。
单片机步进电机控制器
步进电机可分为反应式步进电机、永磁式步进电机和混合式步进电机。
步进电机区别于其他控制电机的最大特点是,它是通过输入脉冲信号来进行控制的,即电机的总转动角度由输入脉冲数决定,而电机的转速由脉冲信号频率决定。
它具有高精度的定位、位置及速度控制、具定位保持力、动作灵敏、开回路控制不必依赖传感器定位、中低速时具备高转矩、高信赖性、小型、高功率等特征,使其具有广泛的应用。
步进电机的工作原理:步进电机是机电控制中一种常用的执行机构,它的用途是将电脉冲转化为角位移,它的的驱动电路根据控制信号工作,控制信号由单片机产生。
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,控制换相顺序,即通电控制脉冲必须严格按照一定顺序分别控制各相的通断。
通过控制脉冲个数即可以控制角位移量,从而达到准确定位的目的。
控制步进电机的转向,即给定工作方式正序换相通电,步进电机正转,若按反序通电换相,则电机就反转。
控制步进电机的速度,即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。
同时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。
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