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步进电机的单片机控制

来源:www.zuowenzhai.com    作者:编辑   日期:2024-05-28
一个单片机如何控制5个步进电机,

一般步进驱动器都是采用脉冲控制方式,如果选择开关量控制型步进驱动器如EZD552,应该很容易实现你的应用要求。

步进电机采用二相四拍步进电机,采用89s51 或STc 系列作为控制芯片
系统具有下列功能:A采用闭环控制B可进行位移设定,前进至终点后延时1s返回值原点停止C可进行实际位移值设定D可手动控制正反转。
步进电机控制器是一种能够发出均匀脉冲信号的电子产品,它发出的信号进入步进电机驱动器后,会由驱动器转换成步进电机所需要的强电流信号,带动步进电机运转。步进电机控制器能够准确的控制步进电机转过每一个角度。
驱动器所接收的是脉冲信号,每收到一个脉冲,制动器会给电机一个脉冲使电机转过一个固定的角度,就因为这个特点,步进电机才会被广泛的应用到现在的各个行业里。
驱动电路
在步进电机的应用中,最需要考虑的重要事项之一就是设计匹配的驱动电路。步进电机的动态性能非常地依赖驱动电路。图1显示了步进电机驱动系统的结构图。驱动步进电机需要开关电流从一个定子绕组到另一个。这种开关功能被驱动电路提供,驱动电路排列,分配和放大来自信号电路的脉冲序列。步进电机的绕组以指定的次序被激励。
集成电路的实用性已经使得对于额定电流小于3安培的小型步进电机使用分立元件构造驱动电路是不必要的。例如,SGS L7180与L7182对于单极性驱动,和L293与L298对于双极性驱动,能够很容易地使用在紧密的控制器里。
应用设置
1.设置步进驱动器的细分数,通常细分数越高,控制分辨率越高。但细分数太高则影响到最大进给速度。一般来说,对于模具机用户可考虑脉冲当量为0.001mm/P(此时最大进给速度为9600mm/min)或者0.0005mm/P(此时最大进给速度为4800mm/min);对于精度要求不高的用户,脉冲当量可设置的大一些,如0.002mm/P(此时最大进给速度为19200mm/min)或0.005mm/P(此时最大进给速度为48000mm/min)。对于两相步进电机,脉冲当量计算方法如下:脉冲当量=丝杠螺距÷细分数÷200。
2.起跳速度:该参数对应步进电机的起跳频率。所谓起跳频率是步进电机不经过加速,能够直接启动工作的最高频率。合理地选取该参数能够提高加工效率,并且能避开步进电机运动特性不好的低速段;但是如果该参数选取大了,就会造成闷车,所以一定要留有余量。在电机的出厂参数中,一般包含起跳频率参数。但是在机床装配好后,该值可能发生变化,一般要下降,特别是在做带负载运动时。所以,该设定参数最好是在参考电机出厂参数后,再实际测量决定。
3.单轴加速度:用以描述单个进给轴的加减速能力,单位是毫米/秒平方。这个指标由机床的物理特性决定,如运动部分的质量、进给电机的扭矩、阻力、切削负载等。这个值越大,在运动过程中花在加减速过程中的时间越小,效率越高。通常,对于步进电机,该值在100 ~ 500之间,对于伺服电机系统,可以设置在400 ~ 1200之间。在设置过程中,开始设置小一点,运行一段时间,重复做各种典型运动,注意观察,如果没有异常情况,然后逐步增加。如果发现异常情况,则降低该值,并留50%~100%的保险余量。
4.弯道加速度:用以描述多个进给轴联动时的加减速能力,单位是毫米/秒平方。它决定了机床在做圆弧运动时的最高速度。这个值越大,机床在做圆弧运动时的最大允许速度越大。通常,对于步进电机系统组成的机床,该值在400~1000之间,对于伺服电机系统,可以设置在1000 ~ 5000之间。如果是重型机床,该值要小一些。在设置过程中,开始设置小一点,运行一段时间,重复做各种典型联动运动,注意观察,如果没有异常情况,然后逐步增加。如果发现异常情况,则降低该值,并留50%~100%的保险余量。
通常考虑到步进电机的驱动能力、机械装配的摩擦、机械部件的承受能力,可以在厂商参数中修改各个轴的最大速度,对机床用户实际使用时的三个轴最大速度予以限制,。
5.根据三个轴零点传感器的安装位置,设置厂商参数中的回机械原点参数。当设置正确后,可运行“操作”菜单中的“回机械原点”。先单轴回,如果运动方向正确则继续回,否则需停止,重新设置设置厂商参数中的回机械原点方向,直至所有轴都可回机械原点。
6.设置自动加油参数(设置得小一些,如5秒加一次油),观察自动加油是否正确,如果正确,则将自动加油参数设置到实际需要的参数。
7.校验电子齿轮和脉冲当量的设定值是否匹配。可以在机床的任意一根轴上做个标记,在软件中把该点坐标设为工作零点,用直接输入指令、点动或手轮等工作方式使该轴走固定距离,用游标卡尺测量实际距离与软件中坐标显示距离是否相附。
8.测定有无丢脉冲。您可以用直观的方法:用一把尖刀在工件毛坯上点一个点,把该点设为工作原点,抬高Z轴,然后把Z轴坐标设为0;反复使机床运动,比如空刀跑一个典型的加工程序(最好包含三轴联动),可在加工中暂停或停止,然后回工件原点,缓慢下降Z轴,看刀尖与毛坯上的点是否吻合。如有偏差,请检查步进驱动器接收脉冲信号的类型,检查端子板与驱动器间接线是否有误。如果还出现闷车或丢步,按10、11、12步调整加速度等参数。

步进电机的单片机控制

通过IO口输出的具有时序的方波作为步进电机的控制信号,信号经过芯片L298N驱动步进电机;同时,用 4X4的键盘来对电机的状态进行控制,并用数码管显示电机的转速,采用74LS164作为4位单个数码管的显示驱动,从单片机输入信号;

采通过IO口输出的具有时序的方波作为步进电机的控制信号,信号经过芯片L298N驱动步进电机;同时,用 4X4的键盘来对电机的状态进行控制,并用数码管显示电机的转速,采用74LS164作为4位单个数码管的显示驱动

1、对步进电机的控制和驱动,设计中受控电机为四相六线制的步进电机(内阻33欧,步进1.8度,额定电压12V)

使用L298N芯片驱动电机

L298N芯片可以驱动两个二相电机(如图1-1),也可以驱动一个四相电机,输出电压最高可达50V,可以直接通过电源来调节输出电压;可以直接用单片机的IO口提供信号;而且电路简单,使用比较方便。 而使用L298N时,可以用L297来提供时序信号,可以节省单片机IO口的使用;也可以直接用单片机模拟出时序信号,由于控制并不复杂,故选用后者。

2、 数码管显示电路的设计

串行接法

设计中要显示4位数字,用74LS164作为显示驱动,其中带锁存,使用串行接法可以节约IO口资源,但要使用SIO,发送数据时容易控制。

二、步进电机控制原理

步进电机是数字控制电机,它将脉冲信号转变成角位移,即给一个脉冲信号,步进电机就转动一个角度,因此非常适合于单片机控制。步进电机可分为反应式步进电机(简称VR)、永磁式步进电机(简称PM)和混合式步进电机(简称HB)。

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。

步进电机的驱动电路根据控制信号工作,控制信号由单片机产生。其基本原理作用如下:

(1)控制换相顺序

通电换相这一过程称为脉冲分配。例如:三相步进电机的三拍工作方式,其各相通电顺序为A-B-C-D,通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A,B,C,D相的通断。

(2)控制步进电机的转向

如果给定工作方式正序换相通电,步进电机正转,如果按反序通电换相,则电机就反转。

(3)控制步进电机的速度

如果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。调整单片机发出的脉冲频率,就可以对步进电机进行调速。

三、理论设计

1、步进电机驱动电路

通过L298N构成步进电机的驱动电路,电路图如图3-2所示。

通过单片机的IOB8~IOB13对L298N的IN1~IN4口和ENA、ENB口发送方波脉冲信号,2、数码管显示电路的设计

数码管的显示驱动使用74LS164,通过的IOB0和IOB1口对DATA和CLK发送数据。

3、4x4键盘电路

使用了标准的4x4键盘,单片机的A口低8位为键盘的接口。尽管设计要求中只需要4个键对步进电机的状态进行控制,但考虑到对控制功能的扩展,我们使用了4x4的键盘。

那你要有电路图阿

你是要我们设计 电路 并编程吗?


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(编辑:燕刮钧)
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