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4相步進電機接線圖 四相步進電機

接線步進電機

四相步進電機(四相步進電機接線圖)
步進電機的工作原理
步進電機為四相步進電機，由單極DC電源供電 。只要按照適當的定時給步進電機的每相繞組通電，步進電機就可以一步一步地旋轉 。
圖1四相步進電機的步進示意圖
首先開關SB接通，SA、SC、SD斷開，B相磁極對準轉子的0號、3號齒 。同時，轉子的1號、4號齒與C、D相繞組磁極交錯，2號、5號齒與D、A相繞組磁極交錯 。
當開關SC接通并且SB、SA和SD斷開時，轉子由于C相繞組的磁力線以及齒1和4之間的磁力線而旋轉，并且齒1和4的磁極與C相繞組的磁極對齊 。但是，齒0、3以及A相和B相繞組是交錯的，而齒2、5以及A相和D相繞組是交錯的 。同樣，如果A、B、C、D四相繞組依次供電，轉子將沿A、B、C、D方向旋轉 。
四相步進電機根據通電順序不同，可分為單四拍、雙四拍和八拍工作模式 。單拍和雙拍的步距角相等，但單拍的轉折力矩較小 。八拍工作模式的步距角是單四拍和雙四拍的一半，因此八拍工作模式既能保持較高的轉矩，又能提高控制精度 。
單拍、雙拍和八拍工作模式的上電時序和波形分別如圖2.a、B和C所示:
A.單四拍b .雙四拍C八拍
圖2 。步進電機工作時序波形圖
2.基于AT89C2051的步進電機驅動系統電路原理
圖3步進電機驅動系統電路原理圖
AT9C2051從P1端口P1.4~P1.7輸出控制脈沖，經74LS14反相后進入9014 。經9014放大后，由AT9C2051控制光電開關 。光電隔離后，功率管TIP122放大脈沖信號的電壓和電流，驅動步進電機的各相繞組 。用不同的脈沖信號使步進電機正轉、反轉、加速、減速和停止 。圖L1顯示了步進電機的相繞組 。AT89C2051選擇頻率為22MHz的晶振 。選擇較高晶振的目的是為了在模式2下盡量減小AT89C2051對上位機脈沖信號周期的影響 。
圖3中，RL1~RL4指的是繞組內阻，50ω電阻是一個外接電阻，起限流作用，也是提高環路時間常數的元件 。D1~D4是續流二極管，通過續流二極管(D1~D4)使電機繞組產生的反電動勢衰減，從而保護功率管TIP122不受損壞 。
在50 ω外接電阻上并聯一個200μF電容，可以改善注入步進電機繞組的電流脈沖前沿，提高步進電機的高頻性能 。續流二極管串聯200 ω電阻，可以降低電路的放電時間常數，使繞組中電流脈沖的下降沿更陡，縮短電流下降時間，還可以起到改善高頻工作性能的作用 。
3.軟件設計
根據dip開關KX和KY的不同組合，驅動器有三種工作模式可供選擇:
模式1為中斷模式:P3.5(INT1)為步進脈沖輸入端，P3.7為正負脈沖輸入端 。上位機(PC或MCU)和驅動器之間只用兩根線連接 。
模式二為串行通信模式:上位機(PC或MCU)向驅動器發送控制命令，驅動器根據控制命令自行完成相關控制過程 。
模式三是dip開關控制模式:通過K1~K5的不同組合直接控制步進電機 。
上電或按下復位鍵KR后，AT89C2051首先檢測dip開關KX和KY的狀態，根據KX和KY的不同組合進入不同的工作模式 。模式1的流程圖和源程序如下 。
編程時，要特別注意步進電機換向時的處理 。為了使步進電機在換向過程中平穩過渡，避免出現錯步，每一步都要設置一個標志位 。20H單位的每一位都是步進電機的正轉標志位；單元21H的每個位是反轉標志位 。在正向旋轉中，不僅分配正向旋轉標志位，還分配反向旋轉標志位 。倒車時也是如此 。這樣，步進電機換向時，可以將最后一個位置作為反向運動的起點，避免電機換向時的錯步 。
圖4模式1的程序框圖
1模式源程序:
MOV 20H，# 00H單元20H設置初始值，電機向前旋轉位置指針 。
MOV 21H，# 00H單元21H設置初始值，電機反轉位置指針 。
MOV P1，# 0C0HP1設定初始值，以防止電機通電時發生短路 。
MOV TMOD，# 60HT1計數器初始化，中斷開啟 。
MOV TL1，#0FFH
MOV TH1，#0FFH
SETB ET1
開中斷
SETB TR1
SJMP元
；* * * * * * * *計數器1中斷程序* * * * * * * *
IT1P: JB P3.7，范；電機正反向指針
；* * * * * * * * * * * *電機正轉* * * * * * * * * * * *
JB 00H，回路0
JB 01H，回路1
JB 02H，回路2
JB 03H，回路3
JB 04H，LOOP4
JB 05H，LOOP5
JB 06H，回路6
JB 07H，LOOP7
回路0: MOV P1，#0D0H
MOV 20H，#02H
MOV 21H，#40H
AJMP退出
第一圈:MOV P1，090小時
MOV 20H，#04H
MOV 21小時，# 20小時
AJMP退出
第二圈:MOV P1，#0B0H
MOV 20H，#08H
MOV 21小時，# 10小時
AJMP退出
第三圈:MOV P1，030小時

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