实验一步进电机基本原理实验
一、实验目的
1、了解步进电动机的基本结构和工作原理。
2、掌握步进电机驱动程序的设计方法。
二、实验原理
步进电动机又称为脉冲电机,是工业过程控制和仪表中一种能够快速启动、反转和
制动的执行元件。
其功能是将电脉冲转换为相应的角位移或直线位移。
步进电动机的运
转是由电脉冲信号控制的,步进电动机的角位移量或线位移量与脉冲数成正比,每给一
个脉冲,步进电机就转动一个角度(步距角)或前进/倒退一步。
步进电机旋转的角度由
输入的电脉冲数确定,所以,也有人称步进电动机为一个数字/角度转换器。
当某一相绕阻通电时,对应的磁极产生磁场,并与转子形成磁路,这时,如果定子
和转子的小齿没有对齐,在磁场的作用下,由于磁通具有力图走磁阻最小路径的特点,
转子将转动一定的角度,使转子与定子的齿相互对齐,由此可见,错齿是促使电机旋转
的原因。
四相步进电动机以四相单四拍、四相双四拍、四相八拍方式工作时的脉冲分配表如
表1,表2和表3
表1 四相单四拍脉冲分配表表2 四相双四拍脉冲分配表
时,若用手旋转它,感觉很难转动。
三、实验步骤:
1.将DRYDC-A型运动控制台的电源线和串行通信接口线连接好。
2.打开DRMU-ME-B综合实验台的电源总开关,开关电源的开关,采集仪开关。
启动硬件设备。
3.打开计算机,从桌面或程序组运行DRLink主程序,然后点击DRLink快捷
工具条上的“联机注册”图标,选择“DRLink采集主卡检测”进行注册。
没有使用信号采集主卡的用户可选择:“局域网服务器”进行注册,此时,必需在对话框中填入DRLink服务器的主机IP地址。
4.点击DRLink快捷工具条上“文件夹”图标,出现文件选择对话框,在实验
目录中选择“步进电机基本原理”实验,并启动该实验。
5.点击该实验脚本中的“开关”按钮,向运动控制卡下载实验程序。
6.本实验中先做步进电机的驱动实验:选择运行方式为“连续驱动”,依次选
择步进电机的工作方式为:四相单四拍、四相双四拍、四相八拍;方向可以是任意的;脉冲间隔参数可用5~10ms。
点“电机驱动”按钮,驱动电机工作。
观察电机的工作情况。
(对于四相八拍的工作方式,脉冲间隔最小可以到2ms)终止电机运行请在运行方式中选择“停止保持”或“停止不保持”。
7.步进电机的自锁实验:运行方式选择“停止保持”,其它参数不变,点“电
机驱动”按钮。
可以使步进电机某相通电,处于“自锁”状态。
此时,用手转动电机的皮带轮,可以感到转动比较困难。
8.步进电机的步距角演示:运行方式选择“单步驱动”,点“电机驱动”按钮。
每点击一次“电机驱动”按钮,步进电机旋转一个角度,这个角度就是步距角。
对于本实验台步距角为1.8º。
除了可以使用DRLink平台下的实验脚本进行本实验外,还可以使用C-51的C语言程序进行本实验。
本运动控制平台在内部使用了DRMC-A型运动控制卡,其CPU是ADUC842,关于ADUC842的硬件的详细信息,请参考我们提供的pdf 文档。
在DRMC-A型运动控制台,步进电机的端口地址:0x8000,用低4位表示电机的4相,1表示发送脉冲,0表示空。
根据步进电机的工作方式的脉冲分配表(表1~3),逐步向端口的低4位写入0和1就可以了。
具体的程序请参考StepMotor1.c~StepMotor5.c。
在生成执行代码后,按运动控制台的“PRG”+“RST”按钮后,使用Windows Serial Downloader将执行程序下载到单片机内。
四、实验报告要求
1.简述步进电机的工作原理。
2.简述步进电机的四相八拍工作方式的优、缺点。
五、思考题
根据四相双四拍脉冲分配表(表2),参考StepMotor1.c,设计四相双四拍工作
方式的C语言实验程序。