AT89C51单片机里程计步进电机驱动电路设计(2)
时间:2017-05-06 10:01 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
综上所述，设计出高精确度、实时监控、可控性好的步进电机控制系统具有极其重要的现实意义和实用价值。具体来说，目前市场上步进电机的控制系统多种多样。主要可分为以下几种。传统控制系统：主要采用简单数字定时集成芯片为步进电机提供脉冲控制信号，经过电平变换数字芯片对脉冲实现分相变换，最后通过功率放大电路对步进电机进行控制。这种控制系统以其成本低廉而广受一些应用要求不高的场合使用，但是此类系统因无法对复杂的生产传动设备实现精确、有效的控制而不能应用于高要求的生产场合。PLC/变频器控制系统：应用PLC或者变频器对步进电机进行控制可以实现较精确的控制，但由于PLC/变频器结构和操作比较复杂且成本教高，因此对该类控制系统的广泛应用起到了一定的制约作用。而随着计算机技术和微电子技术的不断发展，尤其是大规模集成电路和单片机技术的迅速发展,提供了步进电机控制系统更新换代的可能性，单片机以其高速、精准、成本低廉的特性得到了广大工程设计者的青睐。 在上述基础上,如果利用单片机对步进电机进行控制,那么系统的功能和准确度将有一个飞跃。由于单片机的高速性和精确性使得系统的设计在大为简化的同时又能实现精确控制，且应用成本低廉，因此可广泛应用在各行各业领域中。 在本系统的设计过程中，我参考了大量资料，在硬件和软件部分都进行了设计，但由于时间紧迫，水平有限，难免有不足及错误之处，望各位老师给予批评指正. 2 步进电机控制系统概述 2.1 步进电机的概念与分类 2.1.1 步进电机的概念 将数字脉冲信号转变为线或角位移的动力控制系统称为步进电机。一般情况下，电机的状态不受负载的影响，在负载正常范围的情况下，步进电机的运行状态只和数字脉冲发生器提供的信号的频率和脉冲占空比有关，即电机每次运行的角度只和每次所加的脉冲信号有关。这是步进电机特有的线性关系，同时步进电机在运行过程中不会造成误差叠加等，综上特点，使得步进电机在速度、位移等控制领域有着普通电机不能比拟的优势。 步进电机是将数字脉冲信号转变为位移的一种开环线性执行元件，具有无累积误差、成本低、控制简单特点。产品从相数上分有二、三、四、五相，从步距角上分有0.9°/1.8°、0.36°/0.72°，从规格上分有口42~φ130，从静力矩上分有0.1N•M~40N•M。 2.1.2 步进电机的特点 步进电机有如下特点： 1.步进电机数字脉冲驱动控制系统，其成本低廉，工作稳定性强。同时，它也可以与角度反馈环节组成高性能的闭环数控系统。 2.步进电机转动一个周期内的角位移与数字脉冲个数严格成正比，无叠加误差出现，跟随性非常好。 3.步进电机的启动反应时间很短，对其进行速度控制和方向控制非常简便。 4.步进电机不能使用交、直流电源直接供电，须使用数字脉冲信号电源供电工作。 5.步进电机运行时，速度调节范围广。在低速运行时，依然能保持很好的稳定性，所以经步进电机输出的脉冲可以直接驱动负载运行。 6.在使用步进电机时，需要优化控制系统和负载部分的电路以降低步进电机振荡和失步的风险。 2.1.3 步进电机的工作原理及分类 目前市场上常用的步进电机可分为：永磁式步进电机、混合式步进电机、反应式步进电机和感应子式步进电机。 我们以应用比较广泛的反应式步进电机和感应子式步进电机为例简要说明步进电机的工作原理。 (责任编辑：qin) |