步進電機模塊說明書

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1、步進電機驅(qū)動模塊說明書一、步進電機工作原理：步進電機是工業(yè)過程控制及儀表中常用的控制元件之一，例如在機械裝置中可以用絲桿把角度變?yōu)橹本€位移，也可以用步進電機帶動螺旋電位器，調(diào)節(jié)電壓或電源，從而實現(xiàn)對執(zhí)行機械的控制。步進電機可以直接用數(shù)字信號驅(qū)動，使用非常方便。步進電機還具有快速啟停、精確步進和定位等特點，因而在數(shù)控機床、繪圖儀、打印機以及光學(xué)儀器中得到廣泛的應(yīng)用。步進電機是工業(yè)控制及儀表中常用的控制元件之一，例如在機械裝置中可以精確控制機械裝置的旋轉(zhuǎn)角度、移動距離等。步進電機可以直接用數(shù)字信號來驅(qū)動，使用非常方便。另外步進電機還具有快速起停、精確步進和定位的特點。步進電機實際上

2、是一個數(shù)據(jù)/角度轉(zhuǎn)換器，三相步進電機的結(jié)構(gòu)原理如下圖18-1所示：圖18-1三相步進電機的結(jié)構(gòu)示意圖從圖中可以看出，電機的定子有六個等分的磁極，A、A’、B、B’、C、C’，相鄰的兩個磁極之間夾角為60°，相對的兩個磁極組成一組（A—A’，B—B’，C—C’），當(dāng)某一繞組有電流通過時，該繞組相應(yīng)的兩個磁極形成N極和S極，每個磁極上各有五個均分布的矩形小齒，電機的轉(zhuǎn)子上有40個矩形小齒均勻地分布在圓周上，相鄰兩個齒之間夾角為9°。⑴當(dāng)某一相繞組通電時，對應(yīng)的磁極就產(chǎn)生磁場，并與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一定的角度，使轉(zhuǎn)子和定子的齒相互對齊。由此可見，錯齒是促使步進電機旋轉(zhuǎn)的原因。例如在三相三拍控制

3、方式中，若A相通電，B、C相都不通電，在磁場作用下使轉(zhuǎn)子齒和A相的定子齒對齊，我們以此作為初始狀態(tài)。設(shè)與A相磁極中心線對齊的轉(zhuǎn)子的齒為0號齒，由于B相磁極與A相磁極相差120°不是9°的整數(shù)倍(120÷9=132/3)，所以此時轉(zhuǎn)子齒沒有與B相定子的齒對應(yīng)，只是第13號小齒靠近B相磁極的中心線，與中心線相差3°，如果此時突然變?yōu)锽相通電，A、C相不通電，則B相磁極迫使13號轉(zhuǎn)子齒與之對齊，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動3°，這樣使電機轉(zhuǎn)子一步。如果按照A—AB—B—BC—C—CA—A次序通電則為正轉(zhuǎn)。通常用三相六拍環(huán)形脈沖分配器產(chǎn)生步進脈沖。⑵運轉(zhuǎn)速度的控制。若改變ABC三相繞組高低電平的寬度，就

4、會導(dǎo)致通電和斷電的變化速率變化，使電機轉(zhuǎn)速改變，所以調(diào)節(jié)脈沖的周期就可以控制步進電機的運轉(zhuǎn)速度。⑶旋轉(zhuǎn)的角度控制。因為輸入一個CP脈沖使步進電機三相繞組狀態(tài)變化一次，并相應(yīng)地旋轉(zhuǎn)一個角度，所以步進電機旋轉(zhuǎn)的角度由輸入的CP脈沖數(shù)確定。步進電機模塊所使用步進電機為4相步進電機，最小旋轉(zhuǎn)角度為7.5度，其正向轉(zhuǎn)動控制時序如下所示，每一個脈沖控制其轉(zhuǎn)過7.5度。反向轉(zhuǎn)動控制時序如下：二、電路原理圖：在圖中，ASTEP、BSTEP、CSTEP、DSTEP為外部給步進電機A、B、C、D四個相位的輸入信號，改變這四個輸入信號的時序就可以讓步進電機旋轉(zhuǎn)起來。J6是與步進電機的接口，采用的是一

5、個6線的接口，其中兩個為四個繞組的公共電源，其它四個為四個相位的連接點。其步進電機的一般資料如下：PM35L-048/35BY48H06B步進電機外型圖35BY48H06B步進電機接線圖PM35L-04步進電機接線圖三、模塊接口定義：用戶的控制模塊通過步進電機右邊的40芯插座與步進電機的控制信號連接。在步進電機模塊的右邊的I/O插座上標明了1號引腳和40號引腳，1號引腳的右邊這2號引腳，下面為3號引腳，依次推至40號引腳。其信號定義如下表：排線座引腳號符號狀態(tài)功能說明1VCC---邏輯電源+5V2VCC---邏輯電源+5V3GND---邏輯地4GND---邏輯地5A輸入A相控制

6、信號6B輸入B相控制信號7C輸入C相控制信號8D輸入D相控制信號9--40NC---未接任何信號四、安裝說明：與SOPC-NIOSIIFPGA開發(fā)板的連接安裝：在SOPC-NISOIIFPGA開發(fā)板的右上方有一個40芯的擴展插針，將步進電機與外部模塊連接的40芯的插座與之相連接即可。連接時，將步進電機模塊的40芯的插座的1號引腳與開發(fā)板的擴展插針的1號引腳對應(yīng)，其它引腳也均對應(yīng)插入，將其二者按緊，保證二者的連接。步進電機模塊的控制信號與SOPC-NIOSIIFPGA開發(fā)板（EP1C12、EP2C35核心板）中的FPGA的IO連接如下表所示：信號名稱EP1C12IO接腳EP2C3

7、5IO接腳信號說明FPGA開發(fā)板640*480TFT液晶顯示模塊AD17F12BD10H17CC17A16DC10E18與其它的MCU的連接安裝：步進電機模塊與其它的控制模塊的連接，其連接與上面的基本一致，需要注意的是，步進電機模塊的控制接口的電源和地必須與其一致，以免燒壞步進電機模塊和其它控制模塊。