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          步進電機28BYJ-48介紹和驅動及編程

          作者: 時間:2016-11-28 來源:網(wǎng)絡 收藏

          28BYJ-48步進電機

          本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/201611/323037.htm

          步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執(zhí)行機構。通俗一點講:當步進驅動器接收到一個脈沖信號,它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度(及步進角)。您可以通過控制脈沖個來控制角位移量,從而達到準確定位的目的;同時您可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度,從而達到調(diào)速的目的。

          步進電機28BYJ48型四相八拍電機,電壓為DC5V—DC12V。當對步進電機施加一系列連續(xù)不斷的控制脈沖時,它可以連續(xù)不斷地轉動。每一個脈沖信號對應步進電機的某一相或兩相繞組的通電狀態(tài)改變一次,也就對應轉子轉過一定的角度(一個步距角)。當通電狀態(tài)的改變完成一個循環(huán)時,轉子轉過一個齒距。四相步進電機可以在不同的通電方式下運行,常見的通電方式有單(單相繞組通電)四拍(A-B-C-D-A。。。),雙(雙相繞組通電)四拍(AB-BC-CD-DA-AB-。。。),八拍(A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。。。)

          紅線接電源5V,橙色電線接P1.3口,黃色電線接P1.2口,粉色電線接P1.1口,藍色接P1.0口。

          由于單片機接口信號不夠大需要通過ULN2003放大再連接到相應的電機接口,如下:


          十六制(P1口)
          10000x08
          11000x0c
          01000x04
          01100x06
          00100x02
          00110x03
          00010x01
          10010x09

          順序剛好相反

          所以可以定義旋轉相序
          uchar code CCW[8]={0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02,0x03,0x01,0x09}; //逆時鐘旋轉相序表
          uchar code CW[8]={0x09,0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08}; //正時鐘旋轉相序表


          C語言代碼:

          #include
          #include
          #define uchar unsigned char
          #define uint unsigned int

          uchar code CCW[8]={0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02,0x03,0x01,0x09}; //逆時鐘旋轉相序表
          uchar code CW[8]={0x09,0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08}; //正時鐘旋轉相序表


          sbit K1=P3^2; //反轉按鍵
          sbit K2=P3^3; //正轉按鍵
          sbit K3=P3^4; //停止按鍵
          sbit FMQ=P3^6; // 蜂鳴器


          void delaynms(uint aa)
          {
          uchar bb;
          while(aa--)
          {
          for(bb=0;bb<115;bb++) //1ms基準延時程序
          {
          ;
          }
          }

          }

          void delay500us(void)
          {
          int j;
          for(j=0;j<57;j++)
          {
          ;
          }
          }

          void beep(void)
          {
          uchar t;
          for(t=0;t<100;t++)
          {
          delay500us();
          FMQ=!FMQ; //產(chǎn)生脈沖
          }
          FMQ=1; //關閉蜂鳴器
          }


          void motor_ccw(void)
          {
          uchar i,j;
          for(j=0;j<8;j++) //電機旋轉一周,不是外面所看到的一周,是里面的傳動輪轉了一周
          {
          if(K3==0)
          {
          break; //如果K3按下,退出此循環(huán)
          }
          for(i=0;i<8;i++) //旋轉45度
          {
          P1=CCW[i];
          delaynms(10); //調(diào)節(jié)轉速
          }
          }
          }


          void motor_cw(void)
          {
          uchar i,j;
          for(j=0;j<8;j++)
          {
          if(K3==0)
          {
          break; //如果K3按下,退出此循環(huán)
          }
          for(i=0;i<8;i++) //旋轉45度
          {
          P1=CW[i];
          delaynms(2); //調(diào)節(jié)轉速
          }
          }
          }



          void main(void)
          {
          uchar r;
          uchar N=64; //因為步進電機是減速步進電機,減速比的1/64 ,
          //所以N=64時,步進電機主軸轉一圈
          while(1)
          {
          if(K1==0)
          {
          beep();
          for(r=0;r{
          motor_ccw(); //電機逆轉
          if(K3==0)
          {
          beep();
          break;
          }
          }
          }
          else if(K2==0)
          {
          beep();
          for(r=0;r{
          motor_cw(); //電機反轉
          if(K3==0)
          {
          beep();
          break;
          }
          }
          }
          else
          P1=0xf0; //電機停止
          }


          }

          附:步進電機小知識(轉)

          1.什么是步進電機?

          步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執(zhí)行機構。通俗一點講:當步進驅動器接收到一個脈沖信號,它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度(及步進角)。您可以通過控制脈沖個來控制角位移量,從而達到準確定位的目的;同時您可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度,從而達到調(diào)速的目的。

          2.步進電機分哪幾種?

          步進電機分三種:永磁式(PM),反應式(VR)和混合式(HB)
          永磁式步進一般為兩相,轉矩和體積較小,步進角一般為7.5度 或15度;
          反應式步進一般為三相,可實現(xiàn)大轉矩輸出,步進角一般為1.5度,但噪聲和振
          動都很大。在歐美等發(fā)達國家80年代已被淘汰;
          混合式步進是指混合了永磁式和反應式的優(yōu)點。它又分為兩相和五相:兩相步進
          角一般為1.8度而五相步進角一般為 0.72度。這種步進電機的應用最為廣泛。

          3.什么是保持轉矩(HOLDING TORQUE)?

          保持轉矩(HOLDING TORQUE)是指步進電機通電但沒有轉動時,定子鎖住轉
          子的力矩。它是步進電機最重要的參數(shù)之一,通常步進電機在低速時的力矩接近
          保持轉矩。由于步進電機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減,輸出功率也隨速
          度的增大而變化,所以保持轉矩就成為了衡量步進電機最重要的參數(shù)之一。比如,
          當人們說2N.m的步進電機,在沒有特殊說明的情況下是指保持轉矩為2N.m的步
          進電機。

          4.什么是DETENT TORQUE?

          DETENT TORQUE 是指步進電機沒有通電的情況下,定子鎖住轉子的力矩。
          DETENT TORQUE 在國內(nèi)沒有統(tǒng)一的翻譯方式,容易使大家產(chǎn)生誤解;由于
          反應式步進電機的轉子不是永磁材料,所以它沒有DETENT TORQUE。

          5.步進電機精度為多少?是否累積?

          一般步進電機的精度為步進角的3-5%,且不累積。

          6.步進電機的外表溫度允許達到多少?

          步進電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁,從而導致力矩下降乃至于失步,
          因此電機外表允許的最高溫度應取決于不同電機磁性材料的退磁點;
          一般來講,磁性材料的退磁點都在攝氏130度以上,有的甚至高達攝氏200度以
          上,所以步進電機外表溫度在攝氏80-90度完全正常。

          7.為什么步進電機的力矩會隨轉速的升高而下降?

          當步進電機轉動時,電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢;頻率越高,反
          向電動勢越大。在它的作用下,電機隨頻率(或速度)的增大而相電流減小,從
          而導致力矩下降。

          8.為什么步進電機低速時可以正常運轉,但若高于一定速度就無法啟動,并伴有嘯叫聲?

          步進電機有一個技術參數(shù):空載啟動頻率,即步進電機在空載情況下能夠正常啟
          動的脈沖頻率,如果脈沖頻率高于該值,電機不能正常啟動,可能發(fā)生丟步或堵
          轉。在有負載的情況下,啟動頻率應更低。如果要使電機達到高速轉動,脈沖頻
          率應該有加速過程,即啟動頻率較低,然后按一定加速度升到所希望的高頻(電
          機轉速從低速升到高速)。

          9.如何克服兩相混合式步進電機在低速運轉時的振動和噪聲?

          步進電機低速轉動時振動和噪聲大是其固有的缺點,一般可采用以下方案來克服:

          A.如步進電機正好工作在共振區(qū),可通過改變減速比等機械傳動避開共振區(qū);
          B.采用帶有細分功能的驅動器,這是最常用的、最簡便的方法;
          C.換成步距角更小的步進電機,如三相或五相步進電機;
          D.換成交流伺服電機,幾乎可以完全克服震動和噪聲,但成本較高;
          E.在電機軸上加磁性阻尼器,市場上已有這種產(chǎn)品,但機械結構改變較大。

          10.細分驅動器的細分數(shù)是否能代表精度?

          步進電機的細分技術實質(zhì)上是一種電子阻尼技術(請參考有關文獻),其主要目
          的是減弱或消除步進電機的低頻振動,提高電機的運轉精度只是細分技術的一個
          附帶功能。比如對于步進角為1.8°的兩相混合式步進電機,如果細分驅動器的
          細分數(shù)設置為4,那么電機的運轉分辨率為每個脈沖0.45°,電機的精度能否達
          到或接近0.45°,還取決于細分驅動器的細分電流控制精度等其它因素。不同廠
          家的細分驅動器精度可能差別很大;細分數(shù)越大精度越難控制。

          11.四相混合式步進電機與驅動器的串聯(lián)接法和并聯(lián)接法有什么區(qū)別?

          四相混合式步進電機一般由兩相驅動器來驅動,因此,連接時可以采用串聯(lián)接法
          或并聯(lián)接法將四相電機接成兩相使用。串聯(lián)接法一般在電機轉速較的場合使用,
          此時需要的驅動器輸出電流為電機相電流的0.7倍,因而電機發(fā)熱?。徊⒙?lián)接法
          一般在電機轉速較高的場合使用(又稱高速接法),所需要的驅動器輸出電流為
          電機相電流的1.4倍,因而電機發(fā)熱較大。

          12.如何確定步進電機驅動器的直流供電電源?

          A.電壓的確定

          混合式步進電機驅動器的供電電源電壓一般是一個較寬的范圍(比如IM483
          的供電電壓為12~48VDC),電源電壓通常根據(jù)電機的工作轉速和響應要
          求來選擇。如果電機工作轉速較高或響應要求較快,那么電壓取值也高,但
          注意電源電壓的紋波不能超過驅動器的最大輸入電壓,否則可能損壞驅動器。

          B.電流的確定

          供電電源電流一般根據(jù)驅動器的輸出相電流I來確定。如果采用線性電源,
          電源電流一般可取I的1.1~1.3倍;如果采用開關電源,電源電流一般可
          取I 的1.5~2.0倍。

          13.混合式步進電機驅動器的脫機信號FREE一般在什么情況下使用?

          當脫機信號FREE為低電平時,驅動器輸出到電機的電流被切斷,電機轉子處于自
          由狀態(tài)(脫機狀態(tài))。在有些自動化設備中,如果在驅動器不斷電的情況下要求
          直接轉動電機軸(手動方式),就可以將FREE信號置低,使電機脫機,進行手動
          操作或調(diào)節(jié)。手動完成后,再將FREE信號置高,以繼續(xù)自動控制。

          14.如果用簡單的方法調(diào)整兩相步進電機通電后的轉動方向?

          只需將電機與驅動器接線的A+和A-(或者B+和B-)對調(diào)即可。



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