September 2016DocID028354 Rev 21/13UM1949
User manual
Getting started with STM32 Motor Control Nucleo Packs
P-NUCLEO-IHM001 and P-NUCLEO-IHM002
Introduction
The Nucleo Packs P-NUCLEO-IHM001 and P-NUCLEO-IHM002 are motor control kits based on X-NUCLEO-IHM07M1 and NUCLEO-F302R8 boards. The power board with ST L6230 DMOS driver, belonging to STPIN family, provides a motor control
solution for low-voltage, 3-phase, DC brushless motor with the addition of the STM32 NUCLEO-F302R8 board, connected through the ST morpho connectors (see Figure 1). The P-NUCLEO-IHM002 Packs comes with a power supply unit (see Figure 2).
This document describes the hardware environment to build the system and run an application, based on the P-NUCLEO-IHM001 and P-NUCLEO-IHM002 Nucleo Packs.
1.
Pictures are not contractual.
Figure 1. P-NUCLEO-IHM001 Pack Figure 2. P-NUCLEO-IHM002 Pack
https://www.doczj.com/doc/7b14456473.html,
Contents UM1949 Contents
1Getting started . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.1System architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.2How to build and run the motor control for the STM32 Nucleo Packs . . . . 7 2Revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
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UM1949List of tables List of tables
Table 1.Description of the connectors. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Table 2.Revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
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List of figures UM1949 List of figures
Figure 1.P-NUCLEO-IHM001 Pack . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Figure 2.P-NUCLEO-IHM002 Pack . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Figure 3.P-NUCLEO-IHM001 Pack main blocks. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Figure 4.P-NUCLEO-IHM002 Pack main blocks. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Figure 5.X-NUCLEO-IHM07M1 and NUCLEO-F302R8 assembled. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Figure 6.Motor connection with X-NUCLEO-IHM07M1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Figure 7.X-NUCLEO-IHM07M1 – top layer with silk-screen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Figure 8.X-NUCLEO-IHM07M1 connectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Figure 9.Power supply connection for X-NUCLEO-IHM07M1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 4/13DocID028354 Rev 2
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UM1949Getting started 1 Getting started
1.1 System architecture
A generic motor control system as the P-Nucleo-IHM001 or the P-Nucleo-IHM002 can be
basically schematized as the arrangement of three main blocks (see Figure 3 and Figure 4):
?Control block: its main task is to accept user commands and configuration parameters to drive a motor. The P-Nucleo-IHM001 and the P-NUCLEO-IHM002 Nucleo Packs are
based on the NUCLEO-F302R8 board, that provides all digital signals to perform the
proper motor driving control algorithm (for instance 6-step or FOC):
–The original firmware demonstration to reprogram the STM32 MCU of the
P-NUCLEO-IHM001, is available in binary file format from the https://www.doczj.com/doc/7b14456473.html,
website and it is called P-NUCLEO-IHM001.bin .
–FOC solution is based on the STM32 PMSM FOC SDK software development kit
(SDK): STSW-STM32100.
–
6-step solution is based on 6-step motor control library: X-CUBE-SPN7.?Power block: the X-NUCLEO-IHM07M1 is based on 3-phase inverter topology. The core of the power block embedded on board, is the driver STSPIN L6230, which contains all the necessary active power and analog components, to perform a
low- voltage PMSM motor control.
?PMSM Motor: low-voltage, 3-phase, brushless motor.
The P-Nucleo-IHM002 has a fourth block:
?DC Power supply unit : it provides the power for this Nucleo Pack (12 V, 2 A).
Getting started UM1949
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UM1949Getting started 1.2 How to build and run the motor control for the STM32 Nucleo
Packs
The Nucleo Packs are complete hardware development platforms for the STM32 Nucleo
ecosystem, to evaluate a motor control solution for single motor.
For a regular board operating, follow the hardware configuration explained below:
1.The X-NUCLEO-IHM07M1 board must be stacked on the NUCLEO-F302R8 board
through the ST morpho connectors. There is only one position allowed for this
connection, in particular the two buttons on the NUCLEO-F302R8 board (the blue B1
and the black B2) must be kept out, as shown in Figure 5.
1.The interconnection between the X-NUCLEO-IHM07M1 and the NUCLEO-F302R8 boards has been
designed for a full-compatibility with a lot of control board and no modification of solder bridges is required
2. Connect the three motor wires U,V,W at J2 connector as shown in the Figure 6: Motor
connection with X-NUCLEO-IHM07M1: it is mandatory to connect the yellow wire to
OUT3, the black one to OUT2 and the red one to OUT1, to respect clockwise and
counterclockwise motor rotation, according to the firmware implementation.
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Getting started UM1949
3. Select the jumper configuration on the power board to choose the desired control
algorithm (6-step or FOC) as described below:
a) On the NUCLEO-F302R8 board, check jumper settings: JP1 open, JP5 (PWR) on
E5V side, JP6 (IDD) closed.
b) On the X-NUCLEO-IHM07M1 expansion board:
–Check jumper settings: J9(a) closed, JP3 closed
–For 6-step control, set jumpers as: JP1 and JP2 open, J5 and J6 on 1Sh side(a)
–For FOC control, set jumpers as: JP1 and JP2 closed, J5 and J6 on 3Sh side(a) For details refer to Figure 7: X-NUCLEO-IHM07M1 – top layer with silk-screen and Figure 8:
X-NUCLEO-IHM07M1 connectors.
Note:FOC algorithm gives better performance than 6-step.
a.Supply voltage has to be off before changing the control mode.
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UM1949Getting started
Figure 7. X-NUCLEO-IHM07M1 – top layer with silk-screen
Table 1. Description of the connectors
Part reference Description
CN7ST morpho connector
CN6Arduino UNO connector
CN8Arduino UNO connector
U11L6230 driver
U10TSV994IPT op. amp.
J1Power supply connector
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Getting started UM1949
Table 1. Description of the connectors (continued)
Part reference Description
J9Enable VIN supply voltage
JP1, JP2Jumpers for FOC
SPEED Potentiometer
CN10ST morpho connector
CN5Arduino UNO Connector
CN9Arduino UNO Connector
J2Motor connector
J3Hall/Encoder sensor connector
J7Debug connector
JP3External pull-up for sensors
J5, J6Current measure mode (1Sh/3Sh)
D11LED status indicator
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UM1949Getting started
4. Connect the DC power supply on J1(b) connector and power-on, as shown in Figure 9:
Power supply connection for X-NUCLEO-IHM07M1).
1.The red cable is VCC, the black one is GND.
5. At power-on (or reset) led D11 on X-NUCLEO-IHM07M1 board starts to blink,
according to the control algorithm choice:
–twice for FOC control mode
– 4 times for 6-step control mode
After the confirmation of the control algorithm selected, the system is ready to start.
6. Press the blue button (B1) on the NUCLEO-F302R8 board and the motor starts
spinning.
7. Rotate the potentiometer on the X-NUCLEO-IHM07M1 board to regulate the motor
speed.
For more details refer to “STM32 Nucleo Packs - Motor Control FOC and 6-step solutions
for three-phase, low-voltage and low-current motors” User manual (UM1945) at the
https://www.doczj.com/doc/7b14456473.html, website.
b.For a different motor (>12V) it is mandatory to remove the jumper J9 on power board, before the power-on, to
avoid damaging the NUCLEO-F302R8 board. To supply the STM32-NUCLEO from USB, the jumper JP5 must
be connected between Pin 1 and Pin 2. For further details on Nucleo settings refer to “STM32 Nucleo-64
boards” User manual (UM1724) available from ST web site https://www.doczj.com/doc/7b14456473.html,.
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Revision history UM194912/13DocID028354 Rev 2
2 Revision history
Table 2. Revision history
Date
Revision Changes
22-Sep-2015
1Initial version 08-Sep-20162Updated Introduction , Section 1.1: System architecture ,Section 1.2: How to build and run the motor control
for the STM32 Nucleo Packs to introduce the power supply unit.
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? 2016 STMicroelectronics – All rights reserved
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步进电机,伺服电机可编程控制器KH-01使用说明 一、系统特点 ●控制轴数：单轴； ●指令特点：任意可编程（可实现各种复杂运行：定位控制和非定位控制）； ●最高输出频率：40KHz(特别适合控制细分驱动器)； ●输出频率分辨率：1Hz； ●编程条数：99条； ●输入点：6个（光电隔离）； ●输出点：3个（光电隔离）； ●一次连续位移范围：—7999999~7999999； ●工作状态：自动运行状态，手动运行状态，程序编辑状态，参数设定状态； ●升降速曲线：2条（最优化）； ●显示功能位数：8位数码管显示、手动/自动状态显示、运行/停止状态显示、步数/计数值/程序显示、编辑程序，参数显示、输入/输出状态显示、CP脉冲和方向显示； ●自动运行功能：可编辑，通过面板按键和加在端子的电平可控制自动运行的启动和停止； ●手动运行功能：可调整位置（手动的点动速度和点动步数可设定）； ●参数设定功能：可设定起跳频率、升降速曲线、反向间隙、手动长度、手动速度、中断跳转行号和回零速度； ●程序编辑功能：可任意插入、删除可修改程序。具有跳转行号、数据判零、语句条数超长和超短的判断功能； ●回零点功能：可双向自动回到零点； ●编程指令：共14条指令； ●外操作功能：通过参数设定和编程，在(限位A)A操作和(限位B)B操作端子上加开关可执行外部中断操作； ●电源：AC220V（电源误差不大于±15%）。
一、前面板图 前面板图包括： 1、八位数码管显示 2、六路输入状态指示灯 3、三路输出状态指示灯 4、 CP脉冲信号指示灯
5、 CW方向电平指示灯 6、按键：共10个按键，且大部分按键为复合按键，他们在不同状态表示的功能不同，下面的说明中，我们只去取功能之一表示按键。 后面板图及信号说明： 后面板图为接线端子，包括： 1、方向、脉冲、+5V为步进电机驱动器控制线，此三端分别连至驱动器的相应端，其中： 脉冲————步进脉冲信号 方向————电机转向电平信号 +5V————前两路信号的公共阳端 CP、CW的状态分别对应面板上的指示灯 2、启动：启动程序自动运行，相当于面板上的启动键。 3、停止：暂停正在运行的程序，相当于面板上的停止键，再次启动后，程序继续运行。 4、 (限位A)A操作和(限位B)B操作是本控制器的一大特点：对于步进电机，我们一般进行定量定位控制，如控制电机以一定的速度运行一定的位移这种方式很容易解决，只需把速度量和位移量编程即可。但还有相当多的控制是不能事先定位的，例如控制步进电机从起始点开始朝一方向运行，直到碰到一行程开关后停止，当然再反向运行回到起始点。再例如要求步进电机在两个行程开关之间往复运行n次，等等。在这些操作中，我们事先并不知道步进电机的位移量的具体值，又应当如何编程呢？本控制器利用：“中断操作”，我们称之为“(限位A)A操作”和“(限位B)B操作”。以“(限位A)A操作”为例，工作流程为：当程序在运行时，如果“(限位A)A 操作”又信号输入，电机作降速停止，程序在此中断，程序记住了中断处的座标，程序跳转到“(限位A)A操作”入口地址所指定的程序处运行程序。 5、输入1和输入2通过开关量输入端。 6、输出1、输出2和输出3通过开关量输出端。 7、+24V、地—输入输出开关量外部电源，本电源为DC24V/0.2A,此电源由控制器内部隔离提供。 8、 ~220V控制器电源输入端。 输入信号和输出信号接口电路： 本控制器的“启动”、“停止”、“(限位A)A操作”、“(限位B)B操作”、“输入1”、“输入2”为输入信号，他们具有相同的输入接口电路。“输出1”、“输出2”、“输出3”称为输出信号。他们具有相同的输出接口电路。输入和输出电路都有光电隔离，以保证控制器的内部没有相互干扰，控制器内部工作电源(+5V)和外部工作电源（+24V）相互独立，并没有联系，这两组电源由控制器内部变压器的两个独立绕组提供。 开关量输入信号输出信号的状态，分别对应面板上的指示灯。对于输入量，输入低电平（开关闭合时）灯亮，反之灯灭；对于输出量，输出0时为低电平，指示灯灭，反之灯亮。 开关量输入电路：
<<技能大赛自动线的安装与调试>>项目二等奖 心得二 心得二：步进电机的控制方法 我带队参加《2008年全国职业院校技能大赛自动线的安装与调试》项目，我院选手和其他院校的三位选手组成了天津代表队，我院选手所在队获得了《2008年全国职业院校技能大赛自动线的安装与调试》项目二等奖，为天津市代表队争得了荣誉，也为我院争得了荣誉。以下是我这个作为教练参加大赛的心得二：步进电机的控制方法 《2008年全国职业院校技能大赛自动线的安装与调试》项目的主要内容包括如气动控制技术、机械技术（机械传动、机械连接等）、传感器应用技术、PLC控制和组网、步进电机位置控制和变频器技术等。但其中最为重要的就是PLC方面的知识，而PLC中最重要就是组网和步进电机的位置控制。 一、 S7-200 PLC 的脉冲输出功能 1、概述 S7-200 有两个置PTO/PWM 发生器，用以建立高速脉冲串（PTO）或脉宽调节（PWM）信号波形。 当组态一个输出为PTO 操作时，生成一个50%占空比脉冲串用于步进电机或伺服电 机的速度和位置的开环控制。置PTO 功能提供了脉冲串输出，脉冲周期和数量可由用户控制。但应用程序必须通过PLC内置I/O 提供方向和限位控制。 为了简化用户应用程序中位控功能的使用，STEP7--Micro/WIN 提供的位控向导可以帮助您在几分钟内全部完成PWM，PTO 或位控模块的组态。向导可以生成位置指令，用户可以用这些指令在其应用程序中为速度和位置提供动态控制。 2、开环位控用于步进电机或伺服电机的基本信息 借助位控向导组态PTO 输出时，需要用户提供一些基本信息，逐项介绍如下： ⑴最大速度（MAX_SPEED）和启动/停止速度（SS_SPEED） 图1是这2 个概念的示意图。 MAX_SPEED 是允许的操作速度的最大值，它应在电机力矩能力的范围。驱动负载所需的力矩由摩擦力、惯性以及加速/减速时间决定。
中原工学院机电学院 机电传动课程设计 （2015-2016年第2学期） 专业：机械电子工程 题目：机电传动课程设计 姓名： 班级: 学号： 指导教师： 完成日期：2016 年 6 月30 日
机械电子工程教研室 第一章系统简介 1.1设计内容 本次设计要求完成电机基本控制的设计，包括电机启动主回路、控制回路原理图设计，各个元器件的选型，电气柜的尺寸布局设计等内容。 1.2设计要求 采用继电器-接触器、变频器、软启动器控制三相异步电机的启停，每路电机启停采取的方法：直接启动、星三角降压启动、自耦降压启动、软启动器启动、变频启动。 有各种保护功能等； 输入电压AC380v、50Hz，控制回路AC220V、50HZ； 完成控制原理图、元件选型、元件布置图、柜体外观及面板开孔印字设计、设计说明书等。 1.3设计任务 序号：9 电机控制：5路 控制对象：132+132+45+18.5+2.2 启动顺序：5-4-2-3-1 第二章电气原理图的设计 2.1.1电机启动方式设计方案 电机功率（单位：kW）启动方式 5 132 软启动器 4 132 自耦降压启动 2 45 变频器启动 3 18.5 星三角启动 1 2. 2 直接启动
2.1.2软启动器启动电路原理图设计 原理图如下：按下开关SB1，KA1线圈得电，KA1常开触点闭合构成自锁，运行一段时间后，软起的K1端子闭合，线圈KA2得电，常开触点KA2闭合，使线圈KM得电，指示灯亮，软起旁路接触器接入运行；发生故障时，K3端子闭合，故障指示灯亮。 图1 软启动器启动原理图 2.1.3自耦降压启动电路原理图设计 原理图如下：启动时KM2.2、KM2.3闭合，KM2.1断开，三相自耦变压器T 的三个绕组接成星形，并与三相电源相接，使接于自耦变压器副边的电动机降压启动，当转速上升到一定值后，KM2.2、KM2.3断开，自耦变压器被切除，同时KM2.1闭合，电动机接上全电压运行。
步进电机只能够由数字信号控制运行的，当脉冲提供给驱动器时，在过于短的时间里，控制系统发出的脉冲数太多，也就是脉冲频率过高，将导致步进电机堵转。要解决这个问题，必须采用加减速的办法。就是说，在步进电机起步时，要给逐渐升高的脉冲频率，减速时的脉冲频率需要逐渐减低。这就是我们常说的“加减速”方法。 步进电机转速度是根据输入的脉冲信号的变化来改变的，从理论上讲，给驱动器一个脉冲，步进电机就旋转一个步距角(细分时为一个细分步距角)。实际上，如果脉冲信号变化太快，步进电机由于内部的反向电动势的阻尼作用，转子与定子之间的磁反应将跟随不上电信号的变化，将导致堵转和丢步。 所以步进电机在高速启动时，需要采用脉冲频率升速的方法，在停止时也要有降速过程，以保证实现步进电机精密定位控制。加速和减速的原理是一样的。以加速实例加以说明：加速过程是由基础频率(低于步进电机的直接起动最高频率)与跳变频率(逐渐加快的频率)组成加速曲线(降速过程反之)。跳变频率是指步进电机在基础频率上逐渐提高的频率，此频率不能太大，否则会产生堵转和丢步。 步电机系统解决方案
加减速曲线一般为指数曲线或经过修调的指数曲线，当然也可采用直线或正弦曲线等。使用单片机或者PLC，都能够实现加减速控制。对于不同负载、不同转速，需要选择合适的基础频率与跳变频率，才能够达到最佳控制效果。指数曲线，在软件编程中，先算好时间常数存贮在计算机存贮器内，工作时指向选取。通常，完成步进电机的加减速时间为300ms以上。如果使用过于短的加减速时间，对绝大多数步进电机来说，就会难以实现步进电机的高速旋转。 深圳市维科特机电有限公司成立于2005年，是步进电机产品的销售、系统集成和应用方案提供商。我们和全球产品性价比高的生产厂家合作，结合本公司专家团队多年的客户服务经验，给客户提供有市场竞争力的步进电机系统解决方案。我们的主要产品有信浓(SHINANO KENSHI)混合式步进电机、日本脉冲(NPM)永磁式步进电机、减速步进电机、带刹车步进电机、直线步进电机、空心轴步进电机、防水步进电机以及步进驱动器、减振垫、制振环、电机引线、拖链线、齿轮、同步轮、手轮等专业配套产品。我们还供应德国TRINAMIC驱动芯片和日本NPM运动控制芯片。根据客户配套需要，我们还可以 步电机系统解决方案
L297+L298步进电机驱动控制板说明书 一、板子跳线器说明:所有跳线都在左边，则由单片机控制。 1、靠近光偶的短路冒打在CLK-555方向时有板上的555提供时钟给驱动器；打在CLK-CP U时右用户CPU提供时钟给驱动器。 2、JT5打在右边：297的HALF/FULL（全速/半速）脚接GND了默认为FULL模式了；JT5打在左边：297的HALF/FULL脚空了电机模式用户自己控制。 3、JT6打在右边：297的CW/CCW脚（方向）接GND了默认为顺时针转动模式了；JT6打在左边：297的CW/CCW脚空了电机正反转模式用户自己控制。 二、按键说明: 板子使用全新的L297作为控制芯片 L298作为驱动芯片板载NE555时钟电路为L297提供CLK因此该版在不需要外部控制的情况下就可以工作板载3个控制按键EN - 使能 CW - 反向旋转 HF - 半速旋转 通过按键就可以直接控制电机的正反转、全速/半速和使能。 三、基本功能描述: 通过光藕隔离之后将CLK CW HF EN四个基本控制端引出单片机等可以非常方便的控制电路的工作这个板子改进的地方比较多也方便研究使用。板子使用1N5822快速二极管作为续流器件其速度要远远快于整流桥的 L298和电机能够提供更完善的有效的保护。模块供电+ 5V(L297和L298控制供电) +12V(根据电机最低4V最高16V)给电机供电。 电机输出接口包括: +12V 四相输出 GND(请根据您的电机连接)。 控制输入接口包括: GND CLK EN CW HF。 EN:高电平停止，低电平使能。 RET:高电平停止，低电平使能。 C/CW:高电平逆时针，低电平顺时针。 H/HD:高电平全速，低电平半速。 CLK：时钟脉冲。 需要特别说明的是:为了测试方便在板子上设置了NE555构成的一个低频时钟源（使用时跳线冒打在CLK-555处），当您使用外部的时钟信号控制电机的转速时必须跳线冒打在CLK -CPU处否则外部时钟是不会传到L297里面。
步进电机驱动及控制技术解答 1.步进电机为什么要配步进电机驱动器才能工作？ 步进电机作为一种控制精密位移及大范围调速专用的电机, 它的旋转是以自身固有的步距角角（转子与定子的机械结构所决定）一步一步运行的, 其特点是每旋转一步，步距角始终不变，能够保持精密准确的位置。所以无论旋转多少次，始终没有积累误差。由于控制方法简单，成本低廉，广泛应用于各种开环控制。步进电机的运行需要有脉冲分配的功率型电子装置进行驱动, 这就是步进电机驱动器。它接收控制系统发出的脉冲信号，按照步进电机的结构特点，顺序分配脉冲，实现控制角位移、旋转速度、旋转方向、制动加载状态、自由状态。控制系统每发一个脉冲信号, 通过驱动器就能够驱动步进电机旋转一个步距角。步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比。角位移量与脉冲个数相关。步进电机停止旋转时，能够产生两种状态：制动加载能够产生最大或部分保持转矩（通常称为刹车保持，无需电磁制动或机械制动）及转子处于自由状态（能够被外部推力带动轻松旋转）。步进电机驱动器必须与步进电机的型号相匹配。否则将会损坏步进电机及驱动器。 2.什么是驱动器的细分？运行拍数与步距角是什么关系？ “细分”是针对“步距角”而言的。没有细分状态，控制系统每发一个步进脉冲信号，步进电机就按照整步旋转一个特定的角度。步进电机的参数，都会给出一个步距角的值。如110BYG250A型电机给出的值为0.9°/1.8°（表示半步工作时为0.9°、整步工作时为1.8°），这是步进电机固有步距角。通过步进电机驱动器设置的细分状态，步进电机将会按照细分的步距角旋转位移角度，从而实现更为精密的定位。以110BYG250A电机为例，列表说明： 可以看出，细分数就是指电机运行时的真正步距角是固有步距角(整步）的几分指一。例如，驱动器工作在10细分状态时，其步距角只有步进电机固有步距角的十分之一。当驱动器工作在不细分的整步状态时，控制系统每发一个步进脉冲，步进电机旋转1.8°；而用细分驱动器工作在10细分状态时，电机只转动了0.18°。其实，细分就是步进电机按照微小的步距角旋转，也就是常说的微步距控制。当然，不同的场合，有不同的控制要求。并不是说，驱动步进电机必须要求细分。有些步进电机的步距角设计为3.6°、7.5°、15°、36°、180°，就是为了加大步距角，以适应特殊的工况条件。细分功能，只由驱动器采用精确控制步进电机的相电流方法，与步进电机的步距角无关，而与步进电机实际工作状态相关。 运行拍数与驱动器细分的关系是：运行拍数指步进电机运行时每转一个齿距所需的脉冲数。例如：110BYG250A电机有50个齿，如果运行拍数设置为160，那么步进电机旋转
第四节 步进电机的控制与驱动 步进电机的控制与驱动流程如图4-11所示。主要包括脉冲信号发生器、环形脉冲分配器和功率驱动电路三大部分。 步进脉冲 方向电平 图4-11 步进电机的控制驱动流程 二、步进电机的脉冲分配 环形分配器是步进电机驱动系统中的一个重要组成部分，环形分配器通常分为硬环分和软环分两种。硬环分由数字逻辑电路构成，一般放在驱动器的内部，硬环分的优点是分配脉冲速度快，不占用CPU的时间，缺点是不易实现变拍驱动，增加的硬件电路降低了驱动器的可靠性；软环分由控制系统用软件编程来实现，易于实现变拍驱动，节省了硬件电路，提高了系统的可靠性。 1．采用硬环分时的脉冲分配 采用硬环分时，步进电机的通电节拍由硬件电路来决定，编制软件时可以不考虑。控制器与硬环分电路的连接只需两根信号线：一根方向线，一根脉冲线（或者一根正转脉冲线，一根反转脉冲线）。假定控制器为AT89S52单片机，晶振频率为12MHz，如图4-18：P1.0输出方向信号，P1.1输出脉冲信号。 则控制电机走步的程序如下： （1）电机正转100步 MOV 0FH，#100D ；准备走100步 CONT1： SETB P1.0 ；正转时P1.0=1 CLR P1.1 ；发步进脉冲的下降沿（设驱动器对于脉冲的下降沿有效） NOP ；延时（延时的目的是让驱动电路的光耦充分导通） NOP ；延时（根据驱动器的需要，调整延时） SETB P1.1 ；发步进脉冲的上升沿 MOV 0EH，#4EH ；两脉冲之间延时20000μs（决定电机的转速） MOV 0DH，#20H ；20000的HEX码为4E20 CALL DELAY ；调用延时子程序 DJNZ 0FH，CONT1 ；循环次数减1后，若不为0则继续，循环100次 RET （2）电机反转100步 MOV 0FH，#100D ；准备走100步 CONT2： CLR P1.0 ；反转时P1.0=0 CLR P1.1 ；发步进脉冲的下降沿（设驱动器对于脉冲的下降沿有效） NOP ；延时（延时的目的是让驱动电路的光耦充分导通） NOP ；延时（根据驱动器的需要，调整延时） SETB P1.1 ；发步进脉冲的上升沿
. .. 步进电机驱动器控制信号接口说明 驱动器是把计算机控制系统提供的弱电信号放大为步进电机能够接受的强电流信号，控制系统提供给驱动器的信号主要有以下三路： 1．步进脉冲信号CP：这是最重要的一路信号，因为步进电机驱动器的原理就是要把控制系统发出的脉冲信号转化为步进电机的角位移， 或者说：驱动器每接受一个脉冲信号CP，就驱动步进电机旋转一步距角， CP的频率和步进电机的转速成正比， CP的脉冲个数决定了步进电机旋转的角度。这样，控制系统通过脉冲信号CP就可以达到电机调速和定位的目的。 2．方向电平信号 DIR：此信号决定电机的旋转方向。比如说，此信号为高电平时电机为顺时针旋转，此信号为低电平时电机则为反方 向逆时针旋转。此种换向方式，我们称之为单脉冲方式。另外，还有一种双脉冲换向方式：驱动器接受两路脉冲信号（标注为CW和CCW），当其中一路（如CW）有脉冲信号时，电机正向运行，当另一路（如CCW）有脉冲信号时，电机反向运行。用户使用何种方式，由拨位开关设定。 3．使能信号EN：此信号在不连接时默认为有效状态，这时驱动器正常工作。当此信号回路导通时，驱动器停止工作，这时电机处于无力矩状态（等同于本公司SH系列驱动器的FREE信号），此信号为选用信号。 为了使控制系统和驱动器能够正常的通信，避免相互干扰，我们在驱动器内部采用光耦器件对输入信号进行隔离，三路信号的内部接口电路相同，常用的连接方式为①共阳方式：把CP+、DIR+和EN+接在一起作为共阳端接外部系统的+5V，脉冲信号接入CP-端，方向信号接入DIR-端，使能信号接入EN-端；②共阴方式：把CP-、DIR-和EN-接在一起作为共阴端接外部系统的GND，脉冲信号接入CP+端，方向信号接入DIR+端，使能信号接入EN+端；③差动方式：直接连接。 驱动器输入信号内部接口示意图 如果驱动器输入信号为电压信号，要求：3.6V≤高电平≤5.5V； -5.5V≤低电平≤0.3V，最常用的为TTL电平。 如果驱动器输入信号为电流信号，要求：7mA≤高电流≤18mA； -18mA≤低电流≤0.2mA。 不管是电压信号还是电流信号，最终转化为光耦器件的输入电流以达到信号传输的目的（参考上图），如果电压信号的幅值超出以上要求的范围须在外部另加限流电阻R，保证给驱动器内部光耦提供7-18mA的驱动电流，参见下图和下表。 步进电机的运行是由脉冲信号控制的，步进电机在脉冲信号的有效沿到来的时刻移动一个步距角，本系列驱动器的有效沿是指：脉冲信号电流“由小到大”的时刻，或者说脉冲电平“由低到高”的时刻，或者说是驱动器内部光耦“由截止到打开”的时刻。 脉冲信号的频率要求不大于200KHz； 脉冲信号的宽度要求不小于2μS。 脉冲信号的驱动电流要求为7-18mA 电机换向时，一定要在电机降速停止后再换向。换向信号要求在前一个方向的最后一个脉冲有效沿结束至少5μS以上才能改变换向信号，且不滞后下一个脉冲信号的有效沿。 如果使用双脉冲CW/CCW方式，则要求下一个方向的第一个脉冲（如CCW）在前一个方向的最后一个脉冲（CW）有效沿后至少5μs才能有效。
XMTD-5000 单轴步进电机控制器 使 用 说 明 书 郑州航模星光电自动化设备有限公司
目录 第一章概述 ............................................................................................................. 错误！未定义书签。 1.1 主要特点 .................................................................................................... 错误！未定义书签。 1.2 用户须知 ...................................................................................................... 错误！未定义书签。 1.3 技术参数 ...................................................................................................... 错误！未定义书签。第二章产品简介 .. (4) 2.1 外观与尺寸 (4) 2.2 型号与功能简介 (4) 第三章操作与参数 (5) 3.1 控制面板说明 (5) 3.2 按键操作 (5) 3.3 参数表及功能 (6) 3.4 显示状态与指示灯状态说明 (9) 第四章接线端子与接线方法 (10) 4.1 端子接线图 (10) 4.2 连接步进电机驱动器详细图 (10) 4.3 端子功能详细说明 (11) 第五章调试与运行 (11) 5.1 快速调试方式 (11) 5.2 运行测试 (12) 第六章使用实例 (13) 6.1 连续运行模式（自动换画面广告箱示例） (13) 6.2 单段运行模式（转盘分度头控制示例） (15) 6.3 触发段运行模式（丝杠送料控制示例） (16) 6.4 正反触发运行模式（两行程开关之间往返运动） (17) 第七章常见故障排除方法 (19) 7.1 常见故障问题解答 (19) 7.2 升降速设计简介 (19) 第八章售后服务 (20) 8.1 保修概要 (20)
THB6128 24 28 39 42 57步进电机驱动器说明书 本步进电机驱动器专为微型步进电机使用，可以驱动24 28 39 42 57等 2.2A 电流以下混合式两相步进电机，具有很高的性价比。。本步进电机驱动器具有以下特点： 1. 支持整步，2、4、8、16、32、64、128、共8种细分模式。 上面的设置中，L 代表拨码开关拨到ON 的位置，H 代表拨码开关拨到OFF 的位置. (备注：在1细分设置下，速度与力度是最高的，1/128设置是转速最低最平稳的) 2. 最大输出电流为2.2A,可以适配2A 以内的各种2相小型步进电机，电流0.2-2A 无级可调，任意设置。电位器是无级的，电流刻度标记是供参考
用的。如果你的电机是0.5A的调到0.4A与0.6A刻度的中间即可。 3.输入工作电压为DC9-32V.配有电源指示灯。 4.输入电路有防电源接反设计，更安全。 5.有自动半流开/关功能，工作方式更多样。为开关M4设置。 6.有衰减模式控制功能。在匹配不同型号的步进电机时，可以控制在不同 的工作方式，使电机工作的更稳定，噪声，震动控制到最小。为靠近LED 指示灯位置的电位器设置。匹配电机时，调该电位器，使电机的震动与噪声最小即可。 7.行业标准的输入输出接口，兼容性强，可以支持共阴或共阳接法。 8.配有大型散热器，与安装固定柱，螺丝，使用更方便。 注意事项：1.驱动器匹配的电源容量最少都要有2A以上。否则工作不稳定。 2.电机线不得AB相线交叉接，否则烧驱动器。 3.配PLC使用时，要加串2K左右限流电阻，否则烧驱动器。 附录：
步进电机驱动使用注意事项 1.关于电机驱动器电源的选用：每个驱动器的工作电源必须大于驱动器的最大 驱动电流安数以上的容量。平时工作作电流一般不是很大。但电机在换向与启动时，一般电流会提升3-4倍左右或以上，视电机负载而定。在选用电源时，要选用大容量的，浪涌冲击能力好的电源。尽量选用开关电源供电。在要求稳定性高的场合，不建议使用没有稳压功能的工频变压器整流滤波后的电源供电，因为这样会给步进电机的正常工作带来很多不稳定因素。】 如果电源容量不够力，电机的具体表现主要是失步（丢步）、没力等。严重的话，电源会过流保护，无输出或发热非常大，手都不能碰。如果时间长的话电源可能会损坏，烧毁。电机的电流越大，力度越大。工作时电机的温度不要超过75度。如果温度过高，要将电流设置小一点。 尽量选用开关电源供电。在要求稳定性高的场合，不建议使用没有稳压功能的工频变压器整流滤波后的电源供电，因为这样会给步进电机的正常工作带来很多不稳定因素。 主要表现为电机输出力矩与高速特性变差。工频变压器供电的话，由于步进驱动器的自动半流功能与EN(使能)功能的使用。与正常工作的状态相比下，电流是在不断变化的。由于工频变压器的电源电路架构，决定了电源的工作电压会在：变压器输出标称电压*1.1～.414倍间变化。这样由于供电电压的变化，所以电机的输出力矩与高速特性也会不停的变化。电机的电压越高，高速特性越好。 2.关于电源连接导线的选择。这个与线材的截面积与长度有关。根据行业标准为3-4A/㎡.但出于经验与成本的考虑可以按6-7 A/㎡左右来算。所以推荐选用0.7/㎡的线材来做电源线。但在实际应用中，由于线材的材质与长度的不同，会做一个适当的调整，按理论来计算的话，不现实。这里有个经验给大家参考下：让电机工作在正常状态，用万用表红表笔接开关电源端子V+,黑表笔接步进驱动
步进电机工作原理、驱动控制系统与选型 一、感应子式步进电机工作原理 （一）反应式步进电机原理 由于反应式步进电机工作原理比较简单。下面先叙述三相反应式步进电机原理。 1、结构： 电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。0、1/3て、2/3て,（相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示），即A与齿1相对齐，B与齿2向右错开1/3て，C与齿3向右错开2/3て，A'与齿5相对齐，（A'就是A，齿5就是齿1）下面是定转子的展开图： 2、旋转： 如A相通电，B，C相不通电时，由于磁场作用，齿1与A对齐，（转子不受任何力以下均同）。 如B相通电，A，C相不通电时，齿2应与B对齐，此时转子向右移过1/3て，此时齿3与C偏移为1/3て，齿4与A偏移（て-1/3て）=2/3て。 如C相通电，A，B相不通电，齿3应与C对齐，此时转子又向右移过1/3て，此时齿4与A偏移为1/3て对齐。 如A相通电，B，C相不通电，齿4与A对齐，转子又向右移过1/3て。 这样经过A、B、C、A分别通电状态，齿4（即齿1前一齿）移到A 相，电机转子向右转过一个齿距，如果不断地按A，B，C，A……通电，
电机就每步（每脉冲）1/3て,向右旋转。如按A，C，B，A……通电，电机就反转。 由此可见：电机的位置和速度由导电次数（脉冲数）和频率成一一对应关系。而方向由导电顺序决定。 不过，出于对力矩、平稳、噪音及减少角度等方面考虑。往往采用A-AB-B-BC－C-CA-A这种导电状态，这样将原来每步1/3て改变为1/6て。甚至于通过二相电流不同的组合，使其1/3て变为1/12て，1/24て，这就是电机细分驱动的基本理论依据。 不难推出：电机定子上有m相励磁绕阻，其轴线分别与转子齿轴线偏移1/m,2/m……(m-1)/m,1。并且导电按一定的相序电机就能正反转被控制——这是步进电机旋转的物理条件。只要符合这一条件我们理论上可以制造任何相的步进电机，出于成本等多方面考虑，市场上一般以二、三、四、五相为多。 3、力矩： 电机一旦通电，在定转子间将产生磁场（磁通量Ф）当转子与定子错开一定角度产生力 F与（dФ/dθ）成正比 其磁通量Ф=Br*S ；Br为磁密；S为导磁面积； F与L*D*Br成正比；L为铁芯有效长度；D为转子直径；Br=N·I/RN·I为励磁绕阻安匝数（电流乘匝数）R为磁阻。 力矩=力*半径力矩与电机有效体积*安匝数*磁密成正比（只考虑线性状态） 因此，电机有效体积越大，励磁安匝数越大，定转子间气隙越小，电机力矩越大，反之亦然。 （二）感应子式步进电机
JD1A-40电磁调速电机控制器 产 品 使 用 说 明 书 江苏省泰州市耐特调速电机有限公司
JDIA-40型电磁调速电动机控制器是原机械工业部全国联合统一设计产品，用于电磁调速电动机(滑差电机)的调速控制。实现恒转矩无级调速，当负载为风机和泵类时，节电效果显著，可达10%~30%，是我国目前推广的节能产品之一。 1、型号含义： 2、使用条件： 2.1、海拔不超过1000m 。 2.2、周围环境温度；-5℃-+40℃。 2.3、相对湿度不超过90％(20℃以下时)。 2.4、振动频率10-15OHz 时，其最大振动加速度应不超过0.5g 。 2.5、电网电压幅位波动±10％额定值时、保证额定使用。 2.6、周围介质没有导电尘埃和能腐蚀金属和破坏绝缘的气体。 3、主要技术数据： 3.1调速范围： 电源为50Hz 时：1250~125转/分60Hz 时：1500~150转/分 3.2转速变化率（机械特性硬度）≤2.5％ 100%100%%10X 额定最高速度负载下是转速—负载下的转速转速变化率= 3.3稳速精度：≤1% 3.4最大输出：直流90V 3.5控制电机功率：0.55~40KW 3.6测速发动机三相2V ≤3.5V/100r .p.m 。 4.基本工作原理：
JD1A—40电磁调速电动机控制装置是由速度调节器、移相触发器、可控硅整流电路及速度负反馈等环节所组成。 图1为装置原理方框图。图2为装置的电气原理图。图3为装置的移相触发各点波形图。从图1-图4可知，二种线路的工作原理都是相同的。速度指令信号电压和调速负反馈信号电压比较后，其差值信号被送入速度调节器（或前置放大器）进行放大，放大后的信号电压与锯齿波叠加，控制了晶体管的导通时刻，产生了随着差值信号电压改变而移动的脉冲，从而控制了可控硅的开放角，使滑差离合器的激磁电流得到了控制，即滑差离合器的转速随着激磁电流的改变而改变。由于速度负反馈的作用，使电磁调速电动机实现恒转矩无极调速。 从图2-图3可知，JD1A—40型的速度指令信号电压是由装在控制箱面板上的速度操作电位器产生的。 5.结构、安装接线说明与注意事项： 5,1控制器的结构为塑料密封结构。具有IP5X的防尘等级，可用于面板嵌入式或墙挂式安装，底部进线，接线如图5，其外形尺寸安装方法如图4图6所示。 5.2安装使用前，须用500伏兆欧表检查控制器绝缘电阻，其阻值不应低于1兆欧，如达不到要求须进行干燥，干燥温度不应超过45℃，以免损坏元件。 5.3在拖动电机未起动情况下，不要单独操作控制器，以免控制器或烧毁调速电动机激磁线圈。 6.调整与试运行： 6.1检查熔断丝规格及转速表指针是否在零位。接线是否正确。 6.2接通电动机电源、检查旋转方向是否与被托动机械一致 6.3试车时。先起动异步电动机，再接通控制器电源，指示灯亮，旋动调速旋钮，此时转速表上读数逐渐上升，根据需要可将转速调至某一数值稳定下来。6.4转速表指示值校正，按顺时针方向转动给定电位器W1与任意位置，用机械转速表或其他仪表检查调速电机的实际转速与转速表指示值，不一样时调校表电位器W3。 6.5按顺时针方向转动给定电位器W2至最大时，调节反馈电位器W2使转速表符合表1的规定。
步进电机,伺服电机可编程控制器K H-01使用说明 一、系统特点 ●控制轴数：单轴； ●指令特点：任意可编程（可实现各种复杂运行：定位控制和非定位控制）； ●最高输出频率：40KHz(特别适合控制细分驱动器)； ●输出频率分辨率：1Hz； ●编程条数：99条； ●输入点：6个（光电隔离）； ●输出点：3个（光电隔离）； ●一次连续位移范围：—7999999~7999999； ●工作状态：自动运行状态，手动运行状态，程序编辑状态，参数设定状态； ●升降速曲线：2条（最优化）； ●显示功能位数：8位数码管显示、手动/自动状态显示、运行/停止状态显示、步数/计数值/程序显示、编辑程序，参数显示、 输入/输出状态显示、CP脉冲和方向显示； ●自动运行功能：可编辑，通过面板按键和加在端子的电平可控制自动运行的启动和停止； ●手动运行功能：可调整位置（手动的点动速度和点动步数可设定）； ●参数设定功能：可设定起跳频率、升降速曲线、反向间隙、手动长度、手动速度、中断跳转行号和回零速度； ●程序编辑功能：可任意插入、删除可修改程序。具有跳转行号、数据判零、语句条数超长和超短的判断功能； ●回零点功能：可双向自动回到零点； ●编程指令：共14条指令； ●外操作功能：通过参数设定和编程，在(限位A)A操作和(限位B)B操作端子上加开关可执行外部中断操作； ●电源：AC220V（电源误差不大于±15%）。 一、前面板图 前面板图包括： 1、八位数码管显示 2、六路输入状态指示灯 3、三路输出状态指示灯 4、CP脉冲信号指示灯 5、CW方向电平指示灯 6、按键：共10个按键，且大部分按键为复合按键，他们在不同状态表示的功能不同，下面的说明中，我们只去取功能之 一表示按键。 后面板图及信号说明： 后面板图为接线端子，包括： 1、方向、脉冲、+5V为步进电机驱动器控制线，此三端分别连至驱动器的相应端，其中： 脉冲————步进脉冲信号 方向————电机转向电平信号 +5V————前两路信号的公共阳端 CP、CW的状态分别对应面板上的指示灯 2、启动：启动程序自动运行，相当于面板上的启动键。 3、停止：暂停正在运行的程序，相当于面板上的停止键，再次启动后，程序继续运行。 4、(限位A)A操作和(限位B)B操作是本控制器的一大特点：对于步进电机，我们一般进行定量定位控制，如控制电机以一 定的速度运行一定的位移这种方式很容易解决，只需把速度量和位移量编程即可。但还有相当多的控制是不能事先定位的，例如控制步进电机从起始点开始朝一方向运行，直到碰到一行程开关后停止，当然再反向运行回到起始点。再例如要求步
实习名称：电子设计制作与工艺实习 学生姓名：周文生 学号：201216020134 专业班级：T-1201 指导教师：李文圣 完成时间： 2014年6月13日 报告成绩：
步进电机控制驱动电路设计 摘要： 本设计在根据已有模电、物电知识的基础上，用具有置位，清零功能的JK 触发器74LS76作为主要器件来设计环行分配器，来对555定时器产生的脉冲进行分配，通过功率放大电路来对步进电机进行驱动，并且产生的脉冲的频率可以控制，从而来控制步进电机的速度，环形分配器中具有复位的功能，在对于异常情况可以按复位键来重新工作。 关键字：555定时器脉冲源环行分配器功率放大电路 一、方案论证与比较： （一）脉冲源的方案论证及选择： 方案一：采用555定时器产生脉冲，它工作频率易于改变从而可以控制步进电机的速度并且工作可靠，简单易行。 C2 10uF 图一 555定时器产生的方法 方案二:采用晶振电路来实现，晶振的频率较大，不利于电机的工作，易失步，我们可以利用分频的方法使晶振的频率变小，可以使电机工作稳定，但分频电路较复杂，并且晶振起振需要一定的条件，不好实现。
X1 1kohm 1kohm 图二晶振产生脉冲源电路 综上所述，我们采用方案一来设计脉冲源。 （二）环形分配器的设计： 方案一：采用74ls194通过送入不同的初值来进行移位依此产生正确的值使步进电机进行转动。但此方案的操作较复杂，需要每次工作时都要进行置位，正反转的操作较复杂，这里很早的将此方案放弃。 方案二：使用单独的JK 触发器来分别实现单独的功能。 图三双三拍正转 图四单三拍正转
图五三相六拍正转 利用单独的做，电路图较简单，单具体操作时不方便，并且不利于工程设计。块分的较零散，无法统一。 方案三：利用JK触发器的自己运动时序特性设计，利用卡诺图来进行画简。 图六单，双三拍的电路图 单，双三拍的正，反转主要由键s1,s2的四种状态来决定四种情况的选择。
本模块由45BC340C型步进电机及其驱动电路组成。 （一）步进电机： 一般电动机都是连续旋转，而步进电动却是一步一步转动的，故叫步进电动机。每输入一个脉冲信号，该电动机就转过一定的角度（有的步进电动机可以直接输出线位移，称为直线电动机）。因此步进电动机是一种把脉冲变为角度位移（或直线位移）的执行元件。 步进电动机的转子为多极分布，定子上嵌有多相星形连接的控制绕组，由专门电源输入电脉冲信号，每输入一个脉冲信号，步进电动机的转子就前进一步。由于输入的是脉冲信号，输出的角位移是断续的，所以又称为脉冲电动机。 随着数字控制系统的发展，步进电动机的应用将逐渐扩大。 步进电动机的种类很多，按结构可分为反应式和激励式两种；按相数分则可分为单相、两相和多相三种。 图1 反应式步进电动机的结构示意图 图1是反应式步进电动机结构示意图，它的定子具有均匀分布的六个磁极，磁极上绕有绕组。两个相对的磁极组成一组，联法如图所示。 模块中用到的45BC340型步进电机为三相反应式步进电机，下面介绍它单三拍、六拍及双三拍通电方式的基本原理。 1、单三拍通电方式的基本原理 设A相首先通电（B、C两相不通电），产生A-A′轴线方向的磁通，并通过转子形成闭合回路。这时A、A′极就成为电磁铁的N、S极。在磁场的作用下，转子总是力图转到磁阻最小的位置，也就是要转到转子的齿对齐A、A′极的位置（图2a）；接着B相通电（A、C 两相不通电），转了便顺时针方向转过30°，它的齿和C、C′极对齐（图2c）。不难理解，当脉冲信号一个一个发来时，如果按A→C→B→A→…的顺序通电，则电机转子便逆时针方向转动。这种通电方式称为单三拍方式。 图2 单三拍通电方式时转子的位置
基于单片机的步进电机驱动控制 一、步进电机概述 1．步进电机的定义 步进电机指的是以数字脉冲信号作为电机线或教位移的控制信号，并以数字脉冲频率对电机的转速进行控制的动力控制系统。 在负载正常范围的情况下，步进电机的运行状态只和数字脉冲发生器提供的信号的频率和脉冲占空比有关，一般情况下，电机的状态不受负载的影响。电机的运行角度只和每次所给予的脉冲信号强度有关，而电机的运行速度也只和脉冲信号的频率有直接关 系。这种采用弱点控制强电的控制方式使得步进电机在速度、位移等控制领域有着普通电机不能比拟的优势。 2.驱动控制系统框图 步进电机控制系统有着精确控制、运行稳定的特性，这一其他电机不能比拟的优势使得步进电机得到了广泛的应用。而一般对步进电机控制系统的驱动必须要包含脉冲信 号发生部分，功放部分和驱动控制部分等几个模块电路，我们根据这些通过的模块电路，可将步进电机控制系统的通用框图绘制如下： 在上图的步进电机驱动控制系统方框图中，控制步进电机运行状态的脉冲信号一 般由集成芯片产生，可以是单片机、等智能芯片，也可以是一般的数字电路集成芯片。信号分配环节则要根据步进电机的型号来选择，如四相步进电机有四相四拍和四相 八拍种信号分配的方式；两相步进电机有两相四拍和八拍等脉冲加载形式。功放部分 在驱动环节上显得尤为重要。动态平均电流是步进电机转矩大小的决定因素，前提条件 是电机的速度。电机力矩与平均电流成正比，驱动系统对电机的反电势消弱越多，则平 均电流就越大。 我们一般可以用恒压和恒压串电阻的方法来驱动，或者在条件允许的情况下我们可以用高低压驱动、恒流和细分数等方法来驱动实际的应用过程种，多采用数字集成驱 动芯片作为步进电机的驱动手段。 二、现阶段国内外步进电机驱动的常用方式 1.变频器控制方式 使用变频器对步进电机进行驱动控制时，可以很好的解决步进电机在启动和停止时 容易失步的问题，提高了系统的控制精度。但是变频器的应用成本较高，结构和操作也 比较复杂，无形中提高步进电机的控制难度。 2.PLC控制方式 使用ABB、西门子、欧姆龙等国际知名生产制造商研发的系列产品可以 实现对步进电机的理想化控制，但是基于核心的步进电机控制系统成本高昂，且 难以实现精确控制，在本系统中不太适合。 3.单片机控制方式 随着嵌入式系统在工业控制领域中的广泛应用，以单片机特别是系列单片机 作为控制核心的步进电机控制电路在生产生活领域得到了普及，单片机有着大规模数字
目录 1 总体方案的确定 (1) 1.1 对步进电机的分析 (1) 1.2 电机的控制方案 (2) 1.3 控制算法的方案 (3) 1.4 串口通讯的模拟 (3) 2 硬件的设计与实现 (4) 2.1 微处理器的选择 (4) 2.2 控制电路的实现 (4) 2.3 键盘和显示电路 (6) 3 软件的设计与实现 (6) 3.1 控制信号输入程序 (7) 3.2 步进电机控制程序设计 (8) 3.3 程序分析及说明 (9) 4 系统的仿真与调试 (10) 4.1 程序的调试 (11) 4.2 串口通信的调试 (11) 4.3 调试结果及分析 (11) 5 设计总结 (13) 参考文献 (14) 附录 (15)
步进电机速度控制系统设计报告 1 总体方案的确定 系统以单片机为核心，接收并分析来自键盘或串口的控制指令，经过CPU 的逻辑计算输出控制信息，让步进电机按要求转动。由于步进电机是开环元件，系统不需反馈环节，但也同时要求控制信号足够精确。此外，为实现单片机与电机之间信号对接，需要加入步进电机驱动单元。 1.1 对步进电机的分析 步进电机又叫脉冲电机，它是一种将电脉冲信号转化为角位移的机电式数模转换器。在开环数字程序控制系统中，输出控制部分常采用步进电机作为驱动元件。步进电机控制线路接收计算机发来的指令脉冲，控制步进电机做相应的转动，步进电机驱动数控系统的工作台或刀具。很明显，指令脉冲的总数就决定了数控系统的工作台或刀具的总位移量，指令脉冲的频率决定了移动的速度。因此，指令脉冲能否被可靠地执行，基本上取决于步进电机的性能。 步进电机的工作就是步进转动。在一般的步进电机工作中，其电源都是采用单极性的直流电源。要是步进电机转动，就必须对步进电机定子的各相绕组以适当的时序进行通电。当步进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（即步进角）。通过控制脉冲个数即可以控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，即可达到调速的目的。本设计是用单片机输出可调脉冲作为单片机的控制信号，通过改写脉冲频率调节单片机转速。 常见的步进电机分三种：永磁式（PM），反应式（VR）和混合式（HB），永磁式步进一般为两相，转矩和体积较小；反应式步进一般为三相，可实现大转矩输出，但噪声和振动都很大。混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点,它又分为两相和五相,应用最为广泛。单片机管脚输出电压一般不足以驱动步进电机转动，所以需要在单片机和步进电机之间加入驱动电路。