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步进电机如何利用PIC单片机实现控制设计?

时间:2023-05-25 15:56:45来源:元少

导语:​步进电机亦是一种将电脉冲转化为角位移或直线位移的执行机构,当步进电机驱动器接收到一个脉冲信号

  步进电机是一种离散运动的装置,它和现代数字控制技术有着紧密的本质的联系。步进电机亦是一种将电脉冲转化为角位移或直线位移的执行机构,当步进电机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(又称之为步进角),为此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;同时可以通过脉冲频率来控制步进电机的转动速度和加速度,从而达到调速的目的。从以上所述可知,步进电机是可以用脉冲信号直接进行定位控制,由于其具有一定的精度,且控制线路简单,使用方便、可靠;因此它广泛地应用于工业自动控制、数控机床、组合机床、机器人、计算机外围设备(扫描仪、磁盘驱动器、打印机)、照相机(包括光学照相机与数码照相机),投影仪、数码摄像机、放像机(VCD、DVD 等)、大型望远镜、卫星天线定位系统、医疗器械、条码扫描仪以及各种可控机械工具等等。随着经济的发展,技术的进步和电子技术的发展,步进电机的应用领域更加广阔,同时也对步时电机的运行性能提出了更高的要求。

  单片机控制步进电机具有功能灵活多样,脉冲输出准确,实时性强等特点,通过软件设计可以实现各种复杂的控制,其系统成本较低,近些年来已被广泛应用在各种不同的运动控制系统中。在实际应用中,若步进电机在升降速时,脉冲频率的变化不合理,就会使电机失步或者过冲,使系统无法做到精确定位;同时,由于系统快速性的要求,电机需要很快地完成加减速过程。这里设计了基于PIC单片机的步进电机控制系统,分析快速性最好的指数型加减速曲线在实际系统中的应用规律,提出了一种升降速曲线的优化方法,采用了硬件、软件抗干扰技术措施。可以通过键盘输入数据与指令,并能通过旋钮方便地实现电机的连续调速,实时设置与显示步进电机的工作方式。

  步进电机是一种将脉冲电流转换为角速度的执行器。当步进驱动器接受到一个差分信号,它就驱动器步进电机就按设置的方位旋转一个固定不动的视角(横距角)。根据控制单脉冲数量来控制角速度量,能够 做到精确精准定位;另外能够 根据控制单脉冲頻率来控制电机旋转的速率和瞬时速度,做到变速的目地;能够 根据更改各相的接电源次序,控制步进电动机的旋转方位。

  步进电机的特性

  1、步进电动机的角速度与脉冲信号严苛正相关,因而,它沒有总计偏差,具备优良的追随性。

  2、步进电动机的动态性回应快,便于起停、正反转及调速。

  3、速率可在非常宽的范畴内光滑调整,低速档下仍能确保得到很大转距,因而,一般能够 无需降速设备而立即驱动器负荷。

  4、步进电动机只有根据脉冲电源供电系统才可以运作,它不可以立即应用交流电和直流开关电源。

  根据步进电机控制系统所要完成的功能,软件程序主要有:故障中断处理程序、定时移位中断程序、步进控制信号中断处理程序、相序刷新和通信处理程序、升降速曲线自适应控制处理程序。

  步进电机由于是由脉冲信号控制的,所以完全可以采用开环控制方式,这在精度要求不高的场合,不失为一种简单、实用、经济而可行的技术方案。但是,在开环控制的步进电机驱动系统中,其输入的脉冲不依赖转子的位置,而是事先按照一定规律给定的,控制系统不能跟随运行频率和负载大小而调整其控制参数,这就给步进电机的开环运行带来一些不利因数,特别是在低频、中频的某些频率点,将会出现振荡,而在高频区又将出现电磁力矩下降的情况;振荡和电磁力矩的下降都有可能造成失步和位置控制不准的后果。

  闭环反馈控制加自适应控制是直接或间接地检测转子的位置和速度,通过反馈和自适应处理,按照优化的升降运行曲线,自动地发出驱动的脉冲串,不仅可使步进电机的拖动力矩特性有显著提高,可获得更精确的位置控制和较高较平稳的转速,而且可以使步进电机在许多其他领域内获得更大的通用性与实用性。


标签: 步进电机

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