如何實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)?步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)程序詳解
步進(jìn)電動機(jī)(stepping motor)把電脈沖信號變換成角位移以控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的微特電機(jī)。在自動控制裝置中作為執(zhí)行元件。每輸入一個脈沖信號,步進(jìn)電動機(jī)前進(jìn)一步,故又稱脈沖電動機(jī)。步進(jìn)電動機(jī)多用于數(shù)字式計算機(jī)的外部設(shè)備,以及打印機(jī)、繪圖機(jī)和磁盤等裝置。步進(jìn)電動機(jī)的驅(qū)動電源由變頻脈沖信號源、脈沖分配器及脈沖放大器組成,由此驅(qū)動電源向電機(jī)繞組提供脈沖電流。
步進(jìn)電動機(jī)的運(yùn)行性能決定于電機(jī)與驅(qū)動電源間的良好配合。步進(jìn)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是沒有累積誤差,結(jié)構(gòu)簡單,使用維修方便,制造成本低,步進(jìn)電動機(jī)帶動負(fù)載慣量的能力大,適用于中小型機(jī)床和速度精度要求不高的地方,缺點(diǎn)是效率較低,發(fā)熱大,有時會“失步”。步進(jìn)電動機(jī)分為機(jī)電式、磁電式及直線式三種基本類型。
機(jī)電式步進(jìn)電動機(jī)機(jī)電式步進(jìn)電動機(jī)由鐵心、線圈、齒輪機(jī)構(gòu)等組成。螺線管線圈通電時將產(chǎn)生磁力,推動其鐵心心子運(yùn)動,通過齒輪機(jī)構(gòu)使輸出軸轉(zhuǎn)動一角度,通過抗旋轉(zhuǎn)齒輪使輸出轉(zhuǎn)軸保持在新的工作位置;線圈再通電,轉(zhuǎn)軸又轉(zhuǎn)動一角度,依次進(jìn)行步進(jìn)運(yùn)動。
磁電式步進(jìn)電動機(jī)磁電式步進(jìn)電動機(jī) 其結(jié)構(gòu)簡單, 可靠性高, 價格低廉, 應(yīng)用廣泛。主要有永磁式、 磁阻式和混合式。
(1)永磁式步進(jìn)電動機(jī)。
永磁式步進(jìn)電動機(jī)的基本原理其轉(zhuǎn)子有永磁體的磁極,在氣隙中產(chǎn)生極性交替磁場,定子由四相繞組組成(見圖)。當(dāng)A相繞組通電時,轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)向該相繞組所確定的磁場方向。當(dāng)A相斷電、B相繞組被通電勵磁時,就產(chǎn)生一個新的磁場方向,這時,轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動一角度而位于新的磁場方向上,被勵磁相的順序決定了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向。
若定子勵磁的變化太快,轉(zhuǎn)子將不能和定子磁場方向的變化保持一致,轉(zhuǎn)子即失步。起動頻率和運(yùn)行頻率較低,是永磁式步進(jìn)電動機(jī)的一個缺點(diǎn)。但永磁式步進(jìn)電動機(jī)消耗功率較小,效率較高。20世紀(jì)80年代初,出現(xiàn)了轉(zhuǎn)子是盤式的永磁盤式步進(jìn)電動機(jī),使步距角及工作頻率達(dá)到磁阻式步進(jìn)電動機(jī)的水平。
(2)磁阻式步進(jìn)電動機(jī)。
其定、轉(zhuǎn)子鐵芯的內(nèi)外表面上設(shè)有按一定規(guī)律分布的相近齒槽,利用定、轉(zhuǎn)子鐵芯齒槽相對位置變化引起磁路磁阻的變化,從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。其轉(zhuǎn)子鐵芯由硅鋼片或軟磁材料做成,當(dāng)定子某相被勵磁時,轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)到使磁路磁阻最小的位置。當(dāng)另一相被勵磁,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到另一位置,使磁路磁阻為最小時,電動機(jī)就停止轉(zhuǎn)動。這時,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個步距角θb,即式中N為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個齒距的運(yùn)行拍數(shù);ZR為轉(zhuǎn)子齒數(shù)。磁阻式步進(jìn)電動機(jī)結(jié)構(gòu)形式較多。定子鐵芯有單段式、多段式;磁路有徑向、軸向;繞組相數(shù)有三相、四相、五相。磁阻式步進(jìn)電動機(jī)步距角可做到1°~15°,甚至更小,精度容易保證,起動與運(yùn)行頻率較高,但功耗較大,效率較低。
(3)混合式步進(jìn)電動機(jī)。
它的定、轉(zhuǎn)子鐵芯結(jié)構(gòu)與磁阻式步進(jìn)電動機(jī)相似。轉(zhuǎn)子有永磁體在氣隙中產(chǎn)生單極性磁場,此磁場還被轉(zhuǎn)子上軟磁材料的齒槽調(diào)制?;旌鲜讲竭M(jìn)電動機(jī)兼有永磁式步進(jìn)電動機(jī)與磁阻式步進(jìn)電動機(jī)兩者的優(yōu)點(diǎn),電動機(jī)步距角小,精度高,工作頻率高,且功耗小,效率高。
步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制方式:
1、步進(jìn)電機(jī)有四相繞組A、B、C、D,當(dāng)一繞組通電時在電動機(jī)內(nèi)部形成N-S極,產(chǎn)生磁場,當(dāng)通電的相發(fā)生變化,磁場發(fā)生旋轉(zhuǎn),在磁場的作用下,轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)動,若步進(jìn)電機(jī)按雙四拍的方式來工作。
/2、在A、B、C、D四相繞組上輸入脈沖的順序?yàn)锳B→BC→CD→DA→AB,步進(jìn)電機(jī)沿順時針方向轉(zhuǎn)動,即正轉(zhuǎn);若在A、B、C、D四相繞組上依次輸入脈沖AB→DA→CD→BC→AB;步進(jìn)電機(jī)將沿逆時針方向旋轉(zhuǎn),即反轉(zhuǎn)。電機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)參數(shù),初始的即可,不用調(diào)改。
整體程序的結(jié)果:
(1)先正轉(zhuǎn)一圈,等待一秒后再反轉(zhuǎn)一圈。這一過程可以自己修改程序,把它去掉,即整體main函數(shù)while循環(huán)的前面那部分,只會執(zhí)行一次。
while(1)
{
(2)按下按鈕1,整個電機(jī)開始正轉(zhuǎn)N圈,當(dāng)檢測按鈕一直按下時,整個電機(jī)就一直正轉(zhuǎn)下去。當(dāng)檢測到其他按鈕按下時,立即跳轉(zhuǎn)到其他按鈕對應(yīng)的程序。
(3)按下按鈕2,和按鈕1相反。
(4)按鈕3,使整個電機(jī)停止工作。
}
上面2,3,4部分是一直在循環(huán)掃描檢測的。
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