西安電子科技大學(xué)考研復(fù)試科目微機(jī)原理與接口技術(shù)chap08-03教學(xué)研究

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微機(jī)原理及接口技術(shù)

第

8章

基于總線的I/O接口設(shè)計

8.1基于ISA總線的I/O接口設(shè)計8.1.5步進(jìn)電機(jī)接口

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8.1.5步進(jìn)電機(jī)接口

溝通電機(jī)連續(xù)轉(zhuǎn)動掌握信號→機(jī)械動作→電機(jī)直流電機(jī)步進(jìn)電機(jī)：一步一步轉(zhuǎn)動

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8.1.5步進(jìn)電機(jī)接口一、步進(jìn)電機(jī)的基本工作原理(一)概述步進(jìn)電機(jī)是一種用電脈沖信號進(jìn)行掌握，并將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或線位移的掌握電機(jī)。

主要優(yōu)點(diǎn)：

步距角和轉(zhuǎn)速不受電壓波動和負(fù)載變化的影響，僅與脈沖個數(shù)、脈沖頻率有關(guān)。每轉(zhuǎn)一周有固定的步數(shù)，在不失步的狀況下運(yùn)行，其步距誤差不會長期積累→精度高、定位精確?????。適合于在數(shù)字掌握的開環(huán)系統(tǒng)中作為驅(qū)動電機(jī)。效率低，需配適當(dāng)?shù)尿?qū)動電源。帶慣性負(fù)載的力量不強(qiáng)。3

主要缺點(diǎn)：

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8.1.5步進(jìn)電機(jī)接口一、步進(jìn)電機(jī)的基本工作原理特點(diǎn)

(一)概述

來一個脈沖，轉(zhuǎn)一個步距角。掌握脈沖頻率，可掌握電機(jī)轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)變線圈的通電挨次，即可轉(zhuǎn)變旋轉(zhuǎn)方向。勵磁式步進(jìn)電機(jī)：轉(zhuǎn)子上有勵磁線圈。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)：轉(zhuǎn)子上沒有勵磁線圈，應(yīng)用廣泛。

種類：勵磁式、反應(yīng)式(磁阻式)

應(yīng)用：

特別廣泛。如：在數(shù)控機(jī)床、打印機(jī)、繪圖儀、掃描儀、磁盤驅(qū)動器等設(shè)備中都得到應(yīng)用。4

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8.1.5步進(jìn)電機(jī)接口一、步進(jìn)電機(jī)的基本工作原理(二)三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的工作原理

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1.結(jié)構(gòu)：步進(jìn)機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩部分構(gòu)成。它們均由磁性材料構(gòu)成，其上分別有六個、四個磁極。定子繞組定子

轉(zhuǎn)子

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IA

A定子

轉(zhuǎn)子

C

IC

IB

B

定子的六個磁極上有掌握繞組，兩個相對的磁極組成一相。7

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2.工作方式步進(jìn)電機(jī)的工作方式可分為：三相單三拍、三相雙三拍、三相單雙六拍等。

“三相”:步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)；“單”:每次只給一相繞組通電；“雙”:每次同時給二相繞組通電；“三拍”:定子掌握繞組共轉(zhuǎn)變?nèi)瓮姺绞?，完成一個循環(huán)。8

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2.工作方式步進(jìn)電機(jī)的工作方式可分為：三相單三拍、三相單雙六拍、三相雙三拍等。1)三相單三拍(1相激磁方式)①三相繞組聯(lián)接方式：Y型②三相繞組中的通電挨次為：

A相B相C相通電挨次也可以為：A相C相B相9

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③工作過程A相通電，A方向的磁通AB'1

C'2

經(jīng)轉(zhuǎn)子形成閉合回路。若轉(zhuǎn)子和磁場軸線方向原有肯定角度，則在磁

4

C

3A'

B

場的作用下，轉(zhuǎn)子被磁

化，吸引轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子的位置力圖使通電相磁路的磁阻最小，使轉(zhuǎn)、定子的齒對齊停止轉(zhuǎn)動。

A相通電使轉(zhuǎn)子1、3齒和AA'對齊。10

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AB'

AC'BB'

C'BA'

CA'

C

同理，B相通電，轉(zhuǎn)子2、4齒和B相軸線對齊，相對A相通電位置轉(zhuǎn)30;C相通電再轉(zhuǎn)30。11

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這種工作方式，因三相繞組中每次只有一相通電，而且，一個循環(huán)周期共包括三個脈沖，所以稱三相單三拍。定子掌握繞組每轉(zhuǎn)變一次通電方式，稱為一拍；此時電機(jī)轉(zhuǎn)過的空間角度稱為步距角。齒數(shù)

三相單三拍的特點(diǎn)：

(1)齒距角：t=360/Zr=90/步距角：S=t/3=903

拍數(shù)

(2)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向取決于三相線圈通電的挨次，轉(zhuǎn)變通電挨次即可轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)向；轉(zhuǎn)速取決于控制繞組通電方式轉(zhuǎn)變的頻率。12

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2)三相雙三拍(2相激磁方式)

三相繞組的通電挨次為：ABBCCA

共三拍。

AB'

AC'B'

C'BA'

CA'

B

C

AB通電

BC通電13

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AB'CA'C'B

工作方式為三相雙三拍時，每通入一個電脈沖，轉(zhuǎn)子也是轉(zhuǎn)30,即S=30。

CA通電

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3)三相單雙六拍(1-2相激磁方式)三相繞組的通電挨次為：AABBBCCCA共六拍。工作過程：AB'4

12

C'B

C

3A'

A相通電，轉(zhuǎn)子1、3齒和A相對齊。15

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A、B相同時通電AB'

C'BA'

C

(1)BB'磁場對2、4齒有磁拉力，該拉力使轉(zhuǎn)子順時針方向轉(zhuǎn)動。

(2)AA'磁場連續(xù)對1、3齒有拉力。所以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到兩磁拉力平衡的位置上。相對AA'通電，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)了15。16

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B相通電，轉(zhuǎn)子2、4齒和B相對齊，又轉(zhuǎn)了15。AB'

C'BA'

C

總之，每個循環(huán)周期，有六種通電狀態(tài)，所以稱為三相六拍，步距角S=t/6=906,為15。/以上三種工作方式，三相雙三拍和三相單雙六拍較三相單三拍穩(wěn)定，因此較常采納。17

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步距角：步進(jìn)機(jī)通過一個電脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度。步距角

360如：Zr=4,m=3時，S3043轉(zhuǎn)速

360SZrm

m:一個周期的運(yùn)行拍數(shù)Zr:轉(zhuǎn)子齒數(shù)

“掌握繞組相數(shù)”1或2

60fn(rpm)Zrmf:電脈沖的頻率18

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8.1.5步進(jìn)電機(jī)接口一、步進(jìn)電機(jī)的基本工作原理(三)小步距角的步進(jìn)電機(jī)

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A

實(shí)際采納的步進(jìn)電機(jī)的步距角多為3度和1.5度，步距角越小，機(jī)加工的精度越高。

AB’C’

CA’

B

BC

為產(chǎn)生小步距角，定、轉(zhuǎn)子都做成多齒的，圖中轉(zhuǎn)子40個齒，定子仍是6個磁極，但每個磁極上也有五個齒。20

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轉(zhuǎn)子的齒距等于360/