步进电动机必须采用变速
方式工作。
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机电传动与控制（第四版）程宪平
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第9章 步进电动机控制系统
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第9章 步进电动机控制系统
9-1 步进电动机的环形分配器
脉冲分配器
当方向电平为低时，脉冲 分配器的输出按A-B-C的顺序 循环产生脉冲。
当方向电平为高时，脉 冲分配器的输出按A-C-B的顺 序循环产生脉冲。
f
f
A
A
B
C
C
B
功率放大器
将脉冲分配器的输出信号进行电流放大后给电动机的定子绕
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第9章 步进电动机控制系统
9-1 步进电动机的环形分配器
2．软件环形分配
软件环分的方法是利用计算机程序来设定硬件接口的位状 态，从而产生一定的脉冲分配输出。
1) 输出接口
输出接口是将计算机的输出端与步进电动机的每相绕组一 一对应起来。
89C51单片机本身包含4个8 8031
位I/O端口，分别为P0、P1、P2、
能按输入脉冲信号的要求迅速启动、反转和停止， 且能在较宽的范围内通过改变脉冲频率来进行调速。 故步进电动机拖动控制系统不用反馈 也能实现高精度的角度和转速控制。 简化了系统、降低了成本，特别适用于开环数控系统。
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第9章 步进电动机控制系统
步进电动机传动控制系统的主要特点
② 了解不同类型步进电动机的驱动电路及其优缺点； ③ 了解步进电动机的控制及应用。
重点
① 设计步进电动机的环形分配器； ② 分析和设计简单的步进电动机驱动电路；
难点
① 步进电动机的不同脉冲分配方式及其运行性能；
② 驱动电路对步进电动机运行性能的影响。
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第9章 步进电动机控制系统
软件环形分配器：由计算机接口电路和相应的软件组成的。 受到微型计算机运算速度的限制，有时难以满足高速实时控制 的要求。
1.硬件环形分配器
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第9章 步进电动机控制系统
9-1 步进电动机的环形分配器
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机电三传相动与六控制拍（环第四形版）分程宪配平器
为使步进电动机按一定通电方式工作， 需将控制脉冲按规定方式分配到电动机的每相绕组， 这就是环形分配器的任务。
步进电机的驱动系统框图
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第9章 步进电动机控制系统
9-1步进电动机的环形分配器
采用硬件逻辑电路实现这种分配的叫硬件环形分配器， 采用软件实现的叫软件环形分配器。 两种脉冲分配器各有优点，使用时可根据实际情况而定。
步进电机的驱动系统框图
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第9章 步进电动机控制系统
9-1 步进电动机的环形分配器
一、 步进电动机的驱动
步进电动机的控制绕组是按一定的通电方式工作的，为了 实现这种轮流通电，必须依靠环形分配器将控制脉冲按规定的 通电方式分配到各相控制绕组上。
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正转：A-AB-B-BC-C-CA
反转：A-AC-C-CB-B-BC
根据89C51单片机的基本原理，对P1.0、 P1.1、 P1.2位编程使其按表规定 改变输出状态就实现了三相六拍分配任务。
P1.7
P1.6
P1.5 P1.4
P1.3
ห้องสมุดไป่ตู้
P1.2
P1.1
P1.0
通电相
X
X
X
X
X
0
0
1
A
X
X
X
X
X
0
1
1
AB
组202供0/9电/9 ，使电动机的转机电子传动产与控生制输（第出四版转）矩程宪。平
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第9章 步进电动机控制系统
9-1 步进电动机的环形分配器
二、步进电动机的脉冲分配器
步进电动机的脉冲分配器可由硬件或软件方法来实现。
硬件环形分配器：由计数器等数字电路组成的。有较好的 响应速度，且具有直观、维护方便等优点。
P3。 若要实现三相步进电动机
P1.0 P1.1
的脉冲分配，需要三根输出口
P1.2
线，本例中选P1口的P1.0、
P1.1、P1.2位作为脉冲分配的
输20出20/9。/9
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A驱
B
动 器
C
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第9章 步进电动机控制系统
9-1 步进电动机的环形分配器
2) 输出模型
如果三相步进电动机按单、双拍通电方式工作，即:
目录 ·第9章
第9章 步进电动机控制系统 ➢ 9-1 步进电动机的环形分配器 ➢ 9-2 步进电动机的驱动电路 ➢ 9-3 步进电动机的传动与控制 ➢ 9-4 步进电动机的应用
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第9章 步进电动机控制系统
基本要求
① 了解步进电动机环形分配器的基本原理 及其硬、软件的实现方法；
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第9章 步进电动机控制系统
9-3 步进电动机的传动与控制
低速工作时，步进电动机 可以直接启动，并采用恒速工 作方式；
高速启动频率越高，启动 转矩越小，带负载能力越差。 启动时脉冲频率过高会出现失 步。
必须用低速启动，然后再
慢慢加速到高速，实现高速运 行。
④ 电脉冲的频率不能过高， 否则影响步进电动机的启动和正常运行；
⑤ 步进电动机不宜带转动惯量很大的负载， 否则也将影响它的启动和正常运行；
⑥ 步进电动机工作必须采用专用的驱动电源供电， 驱动电源的优劣对系统运行的影响极大。
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第9章 步进电动机控制系统
9-1 步进电动机的环形分配器
步进电动机传动控制系统的组成
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第9章 步进电动机控制系统
步进电动机传动控制系统的主要特点
① 步进电动机的步数和转速 与输入脉冲频率之间有严格的正比关系， 不会因电压的波动、负载的增减以及温度等 外部环境的变化而变化；
② 积累误差等于零，故其控制精度高； ③ 控制性能好，在一定的额率范围内
X
X
X
X
X
0
1
0
B
X
X
X
X
X
1
1
0
BC
X
X
X
X
X
1
0
0
C
X
X
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X
机电X 传动与控制X（第四版）1程宪平 0
1
CA
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第9章 步进电动机控制系统
9-3 步进电动机的传动与控制
一、 步进电动机的升降速控制
n
f
60
2
KmZ
f
60
60
f
2
2
KmZ
当步进电动机的通电方式选定后，其转速只与输入脉冲频 率成正比，改变脉冲频率就可以改变转速，实现无级调速，调 速范围很宽， 它可以使用在不同速度的场合。