文档介绍：第八章多任务实时测控系统中的步进电动机控制
*简述步进机的工作原理和控制方式
*介绍如何以步进机开路控制电路为中心来模拟一个温度测控子系统
*介绍步进机基本实验。
*作为多任务实时测控系统中的一个任务
第一节步进机性能简介
步进机是一种以数字脉冲信号控制的电机装置,把脉冲信号转换为旋转角度。每一个基本旋转角度称为一个步进角。,输入200个控制脉冲即可使之旋转一周。
一、步进机有以下的主要特性:
1)旋转角度与输入脉冲数成正比,角度误差小且无累计误差。
2)开路方式控制,无需反馈控制电路。
3)输入脉冲频率的高低可以调整步进机的转速。
4)容易控制步进机的启动、停止、加速、减速、正转、反转,而且反应快。
5)可直接带负载作超低速同步运转。
6)结构简单,可靠性好,寿命长。
二、四相步进机的控制方式
实验装置采用四相步进机。原理简图:
S1 供电电源
S2 A B
S3 A B
S4
三种激励控制方式
1单相激励控制方式
该方式下,每转一步只有一相绕组被激励。
这种方式功耗小,温升较低;但扭矩小,速度较大时容易失步,振动大。
步进脉冲
A相 S1
B相 S2
A相 S3
B相 S4
正转反转
2双相激励控制方式
该方式下每一步转动有两相绕组被激励。
工作时功耗较大,温升较大,但扭距为单相激励的2倍,不易失步,多采用此方式。(在我们的实验系统中,也采用这种激励方式)
步进
脉冲
A相 S1
B相 S2
A相 S3
B相 S4
3单—双相激励控制
该方式下,采用单相和双相激励混和方式,按单—双—单—双方式激励绕组。
,步进角度为单相激励的一半,可实现更精确的定位控制。
步进
脉冲
A相 S1
B相 S2
A相 S3
B相 S4
三、步进机的驱动
脉冲
分配
器
Vc
驱动电路
Ф1 A相
步进脉冲Ф2 B相
Ф3
Ф4 A相
B相
方向控制
脉冲分配器有两组输入端和一组输出:
*一组输入步进脉冲以控制步进,每输入一个脉冲,Ф1~Ф4输出时序发生一种变化,步进机转动一步;
*一组输入方向控制脉冲以控制转动方向。
利用74LS194(四位移位寄存器)作为脉冲分配器
QA QB QC QD
四相驱动脉冲输出
194
Vcc. GND
DSL
A 1. QA
B 1. QB
C 0. QC
D 0. QD
DSR
S0. R
S1. CK
Vcc
Vc
设定装入值
驱动
电路
A
B
A
B
停止控制
模式控制步进
脉冲
步进脉冲
A相 QA
B相 QB
A相 QC
B相 QD
S1=0,S0=1右(正)转 S1=1,S0=0 左(反)转
右移(正转) 左移(反转) 74LS194真值表
QA QB QC QD QA QB QC QD R S0 S1 CK 状态
.. 1 1 0 0 1 1 0 0 0 X X X Q置0
0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 X 保持
0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 右移(正)
1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 左移(反)
1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 并行输入
R=0,用于控制步进机定位
R=1,在CK 作用下,可进行左、右移(正、反转)或并行输入(激励方式)操作
当S1和S0均为“1”时,脉冲分配器初始化,在时钟脉冲(步进脉冲)CK的作用下对194装入0011
第二节温度测控子系统
一、子系统结构及控制原理
图8-9是采用74LS194为脉冲分配器的实用步进机控制电路(也是图1-5所示系统的一部分),对一个反应容器的温度T进行控制。用电位器P01产生的分压信号来模拟T值。
这里仅作一个简单的处理:
设A/D采样值为2048时, 对应的温度为炉温设定值Tp; 此时步进电动机使阀门开度为正常开度;
采样值低于2048, 则应上调温度, 步进电动机正转若干步以增大阀门开度;
大于2048, 则应下调温度, 步进电动机反转;
每相差40个采样值, 步进电动机走一步。
A/D D/A模板+5V 74LS194 +12V
A QA
B QB
C QC
D Q