第四章 常用控制程序的設(shè)計(jì)

1、 第第4章常用控制程序的設(shè)計(jì)章常用控制程序的設(shè)計(jì) 開(kāi)關(guān)量輸出接口開(kāi)關(guān)量輸出接口 2 電機(jī)控制接口技術(shù)電機(jī)控制接口技術(shù)3 報(bào)警程序設(shè)計(jì)報(bào)警程序設(shè)計(jì)1 本章要點(diǎn) 步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù) 4 第第4章常用控制程序的設(shè)計(jì)章常用控制程序的設(shè)計(jì) 課程索引課程索引 課前思考課前思考 1. 1.工業(yè)控制系統(tǒng)中常用報(bào)警方式有幾種工業(yè)控制系統(tǒng)中常用報(bào)警方式有幾種? ? 2.PWM 2.PWM調(diào)速系統(tǒng)的工作原理調(diào)速系統(tǒng)的工作原理? ? 教學(xué)要求教學(xué)要求 掌握：掌握：報(bào)警程序設(shè)計(jì)、開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)、報(bào)警程序設(shè)計(jì)、開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)、 電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)、步進(jìn)電機(jī)控制接口技電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)、步進(jìn)電

2、機(jī)控制接口技 術(shù)術(shù) 4.1 報(bào)警程序設(shè)計(jì)報(bào)警程序設(shè)計(jì) 引言引言 報(bào)警程序報(bào)警程序是計(jì)算機(jī)控制程序中必不可少的一部分。在控制是計(jì)算機(jī)控制程序中必不可少的一部分。在控制 過(guò)程中，有一些參數(shù)被限定在某一范圍，超出之后輕則會(huì)造成次過(guò)程中，有一些參數(shù)被限定在某一范圍，超出之后輕則會(huì)造成次 品、浪費(fèi)等，重則造成設(shè)備損壞、人員傷亡等。報(bào)警程序就是提品、浪費(fèi)等，重則造成設(shè)備損壞、人員傷亡等。報(bào)警程序就是提 醒操作人員注意或采取緊急處理措施。醒操作人員注意或采取緊急處理措施。 本節(jié)主要內(nèi)容本節(jié)主要內(nèi)容 常用報(bào)警方式常用報(bào)警方式 簡(jiǎn)單報(bào)警程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單報(bào)警程序設(shè)計(jì) 越限報(bào)警程序設(shè)計(jì)越限報(bào)警程序設(shè)計(jì) 4.1 報(bào)警程序

3、設(shè)計(jì)報(bào)警程序設(shè)計(jì) 4.1.1 常用報(bào)警方式常用報(bào)警方式 4.1.1 常用報(bào)警方式常用報(bào)警方式 一、發(fā)光報(bào)警一、發(fā)光報(bào)警 在設(shè)備中常用發(fā)光二極管（在設(shè)備中常用發(fā)光二極管（LED）發(fā)光報(bào)警，其電路如下。）發(fā)光報(bào)警，其電路如下。 LED驅(qū)動(dòng)電流一般為驅(qū)動(dòng)電流一般為5-30mA， 74LS373（273、377， 或或8255等）為等）為 數(shù)據(jù)鎖存，數(shù)據(jù)鎖存，74LS06（或（或74LS07 ） 為驅(qū)動(dòng)器，為驅(qū)動(dòng)器，R為限流電阻。為限流電阻。 R=（V-0.5）/ I 0.5為為L(zhǎng)ED的結(jié)電壓。的結(jié)電壓。 R：2004501000 I ：22.5104.5（mA） 若用白熾燈報(bào)警，則需用繼電器若用白熾

4、燈報(bào)警，則需用繼電器 進(jìn)行控制，只需將電路中的進(jìn)行控制，只需將電路中的LED換成換成 繼電器、電阻換小一些的即可。繼電器、電阻換小一些的即可。 4.1 報(bào)警程序設(shè)計(jì)報(bào)警程序設(shè)計(jì) 4.1.1 常用報(bào)警方式常用報(bào)警方式 二、發(fā)聲報(bào)警二、發(fā)聲報(bào)警 在設(shè)備中，發(fā)聲報(bào)警的方法有多種，可用報(bào)警喇叭發(fā)聲、發(fā)在設(shè)備中，發(fā)聲報(bào)警的方法有多種，可用報(bào)警喇叭發(fā)聲、發(fā) 聲芯片發(fā)聲、編程發(fā)聲、可編程語(yǔ)音芯片發(fā)聲等。聲芯片發(fā)聲、編程發(fā)聲、可編程語(yǔ)音芯片發(fā)聲等。 1、報(bào)警喇叭發(fā)聲、報(bào)警喇叭發(fā)聲 有一種壓電式蜂鳴器，加上有一種壓電式蜂鳴器，加上324V直流電壓，便發(fā)出直流電壓，便發(fā)出“嘟、嘟、 嘟、嘟嘟、嘟”的報(bào)警聲，電壓越

5、高，聲音越大。的報(bào)警聲，電壓越高，聲音越大。 2、編程發(fā)聲、編程發(fā)聲 用計(jì)算機(jī)，或者利用設(shè)備中單片機(jī)，編程發(fā)聲程序，使喇叭用計(jì)算機(jī)，或者利用設(shè)備中單片機(jī)，編程發(fā)聲程序，使喇叭 發(fā)出各種各樣的報(bào)警聲，甚至音樂(lè)。發(fā)出各種各樣的報(bào)警聲，甚至音樂(lè)。 3、可編程語(yǔ)音芯片發(fā)聲、可編程語(yǔ)音芯片發(fā)聲 使用時(shí)先錄制聲音，然后編寫(xiě)程序，可根據(jù)不同的情況，發(fā)使用時(shí)先錄制聲音，然后編寫(xiě)程序，可根據(jù)不同的情況，發(fā) 出不同的語(yǔ)音提示。如出不同的語(yǔ)音提示。如ZY1420A語(yǔ)音模塊，分為語(yǔ)音模塊，分為160段，每段可錄段，每段可錄 制制0.125s，錄音總長(zhǎng)度為，錄音總長(zhǎng)度為20s。 4.1 報(bào)警程序設(shè)計(jì)報(bào)警程序設(shè)計(jì) 4.1

6、.1 常用報(bào)警方式常用報(bào)警方式 4、發(fā)聲芯片發(fā)聲、發(fā)聲芯片發(fā)聲 用發(fā)聲芯片發(fā)聲報(bào)警，是常用的方法，如汽車(chē)倒車(chē)、汽車(chē)灑用發(fā)聲芯片發(fā)聲報(bào)警，是常用的方法，如汽車(chē)倒車(chē)、汽車(chē)灑 水、門(mén)鈴、玩具發(fā)聲等，都是使用的發(fā)聲芯片發(fā)聲。如下表所示水、門(mén)鈴、玩具發(fā)聲等，都是使用的發(fā)聲芯片發(fā)聲。如下表所示 的的KD-956X系列報(bào)警聲音芯片（見(jiàn)表系列報(bào)警聲音芯片（見(jiàn)表4-1）。）。 型型 號(hào)號(hào)聲聲 光光 性性 能能 KD-9561KD-9561機(jī)槍、警笛、救護(hù)車(chē)、消防車(chē)聲機(jī)槍、警笛、救護(hù)車(chē)、消防車(chē)聲 KD-9561BKD-9561B嘟嘟嘟嘟嘟嘟聲聲 KD-9562KD-9562機(jī)槍、炮彈等八種聲音機(jī)槍、炮彈等八種聲音

7、 KD-9562BKD-9562B光控報(bào)警聲光控報(bào)警聲 KD-9562CKD-9562C單鍵八音單鍵八音 KD-9563KD-9563三聲二閃光三聲二閃光 KD-9565KD-9565六聲五閃光六聲五閃光 4.1 報(bào)警程序設(shè)計(jì)報(bào)警程序設(shè)計(jì) 4.1.1 常用報(bào)警方式常用報(bào)警方式 KD-956X系列聲音芯片主要特性：系列聲音芯片主要特性： 1）工作電壓范圍寬（）工作電壓范圍寬（3-4.5V） 2）靜態(tài)電流低；）靜態(tài)電流低； 3）外接振蕩電阻可調(diào)節(jié)模擬聲音的放音節(jié)奏；）外接振蕩電阻可調(diào)節(jié)模擬聲音的放音節(jié)奏； （R1R1發(fā)生頻率發(fā)生頻率 ， R1R1：180k180k -290k -290k ） 4

8、4）外接一只小功率三極管便可驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。）外接一只小功率三極管便可驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。 KD 956X系列聲音芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：包含有振蕩器、節(jié)拍器、音色發(fā)生系列聲音芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：包含有振蕩器、節(jié)拍器、音色發(fā)生 器、地址計(jì)數(shù)器、控制和輸出等部分。器、地址計(jì)數(shù)器、控制和輸出等部分。 下面為下面為KD 9561聲音芯片的外形圖、應(yīng)用電路圖和接線圖。聲音芯片的外形圖、應(yīng)用電路圖和接線圖。 4.1 報(bào)警程序設(shè)計(jì)報(bào)警程序設(shè)計(jì) 4.1.2 簡(jiǎn)單報(bào)警程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單報(bào)警程序設(shè)計(jì) 簡(jiǎn)單報(bào)警程序設(shè)計(jì)方法可以分兩種簡(jiǎn)單報(bào)警程序設(shè)計(jì)方法可以分兩種 全軟件報(bào)警程序：全軟件報(bào)警程序： 對(duì)測(cè)量的參數(shù)（溫度、壓力、流量、速度、成分等）

9、與規(guī)定對(duì)測(cè)量的參數(shù)（溫度、壓力、流量、速度、成分等）與規(guī)定 的上、下限進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果做報(bào)警（聲、光）和處理。的上、下限進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果做報(bào)警（聲、光）和處理。 硬件申請(qǐng)、軟件處理報(bào)警程序：硬件申請(qǐng)、軟件處理報(bào)警程序： 這種方法的報(bào)警判斷不是程序完成的，而是直接由電路或設(shè)這種方法的報(bào)警判斷不是程序完成的，而是直接由電路或設(shè) 備完成的，超過(guò)限定值時(shí)向備完成的，超過(guò)限定值時(shí)向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，發(fā)出中斷請(qǐng)求，CPU響應(yīng)中斷后響應(yīng)中斷后 進(jìn)行報(bào)警（聲、光）和處理。進(jìn)行報(bào)警（聲、光）和處理。 4.1 報(bào)警程序設(shè)計(jì)報(bào)警程序設(shè)計(jì) 4.1.2 簡(jiǎn)單報(bào)警程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單報(bào)警程序設(shè)計(jì) 一、軟件報(bào)警程序設(shè)

10、計(jì)一、軟件報(bào)警程序設(shè)計(jì) 如鍋爐水位自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，主要參數(shù)：水位、進(jìn)水流量、蒸如鍋爐水位自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，主要參數(shù)：水位、進(jìn)水流量、蒸 汽流量。汽流量。 根據(jù)鍋爐中的水位、進(jìn)水流量和蒸汽流量，調(diào)節(jié)進(jìn)水閥門(mén)，根據(jù)鍋爐中的水位、進(jìn)水流量和蒸汽流量，調(diào)節(jié)進(jìn)水閥門(mén)， 以保持鍋爐中的水位。以保持鍋爐中的水位。 4.1 報(bào)警程序設(shè)計(jì)報(bào)警程序設(shè)計(jì) 4.1.2 簡(jiǎn)單報(bào)警程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單報(bào)警程序設(shè)計(jì) 鍋爐報(bào)警參數(shù)：鍋爐報(bào)警參數(shù)： X1X1：水位（高、低）；：水位（高、低）； X2X2：爐膛溫度；（高、低）：爐膛溫度；（高、低） X3X3：蒸汽壓力（低）：蒸汽壓力（低） 4.1 報(bào)警程序設(shè)計(jì)報(bào)警程序設(shè)計(jì) 4.1.2 簡(jiǎn)單報(bào)

11、警程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單報(bào)警程序設(shè)計(jì) 軟件報(bào)警子程序流程圖。軟件報(bào)警子程序流程圖。 X1X1：水位（高、低）：水位（高、低） X2X2：爐膛溫度（高、低）：爐膛溫度（高、低） X3X3：蒸汽壓力（低）：蒸汽壓力（低） 4.1 報(bào)警程序設(shè)計(jì)報(bào)警程序設(shè)計(jì) 4.1.2 簡(jiǎn)單報(bào)警程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單報(bào)警程序設(shè)計(jì) 二、硬件直接報(bào)警程序設(shè)計(jì)二、硬件直接報(bào)警程序設(shè)計(jì) 對(duì)于某些根據(jù)開(kāi)關(guān)量對(duì)于某些根據(jù)開(kāi)關(guān)量 狀態(tài)進(jìn)行報(bào)警的系統(tǒng)，為狀態(tài)進(jìn)行報(bào)警的系統(tǒng)，為 了使系統(tǒng)簡(jiǎn)化，可以不用了使系統(tǒng)簡(jiǎn)化，可以不用 上面所說(shuō)的軟件編程判斷上面所說(shuō)的軟件編程判斷 報(bào)警方法，而是采用硬件報(bào)警方法，而是采用硬件 申請(qǐng)申請(qǐng) 中斷的方法，進(jìn)行報(bào)中斷的方法，

12、進(jìn)行報(bào) 警設(shè)計(jì)。警設(shè)計(jì)。 右圖為硬件直接報(bào)警右圖為硬件直接報(bào)警 系統(tǒng)原理圖。系統(tǒng)原理圖。04為反相器。為反相器。 有參數(shù)超限便向有參數(shù)超限便向CPU 產(chǎn)生中斷請(qǐng)求，從產(chǎn)生中斷請(qǐng)求，從C口輸入、口輸入、 高低高低4位交換、再?gòu)奈唤粨Q、再?gòu)腃口輸口輸 出。出。 4.1 報(bào)警程序設(shè)計(jì)報(bào)警程序設(shè)計(jì) 4.1.3 越限報(bào)警程序設(shè)計(jì)越限報(bào)警程序設(shè)計(jì) 前面講的報(bào)警程序比較簡(jiǎn)單，實(shí)際中測(cè)量值在某一個(gè)范圍上前面講的報(bào)警程序比較簡(jiǎn)單，實(shí)際中測(cè)量值在某一個(gè)范圍上 下擺動(dòng)，為了避免測(cè)量值在極限值附近擺動(dòng)造成頻繁的報(bào)警，因下擺動(dòng)，為了避免測(cè)量值在極限值附近擺動(dòng)造成頻繁的報(bào)警，因 此在上下限附近設(shè)定一個(gè)回差帶，如下圖所示。

13、此在上下限附近設(shè)定一個(gè)回差帶，如下圖所示。 4.1 報(bào)警程序設(shè)計(jì)報(bào)警程序設(shè)計(jì) 4.1.3 越限報(bào)警程序設(shè)計(jì)越限報(bào)警程序設(shè)計(jì) 程序基本思想：程序基本思想： （1 1）比較判斷：）比較判斷： 將采樣、數(shù)字濾波后的將采樣、數(shù)字濾波后的 數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)與該被測(cè)點(diǎn)上、該被測(cè)點(diǎn)上、 下限給定值進(jìn)行比較，下限給定值進(jìn)行比較， 檢查是否越限；檢查是否越限； 或或 與上限復(fù)位值、下限復(fù)與上限復(fù)位值、下限復(fù) 位值進(jìn)行比較，檢查是位值進(jìn)行比較，檢查是 否復(fù)限。否復(fù)限。 （2 2）處理：）處理： 如越限，則分如越限，則分 別置上、下限標(biāo)志，并別置上、下限標(biāo)志，并 輸出相應(yīng)的聲光報(bào)警信輸出相應(yīng)的聲光報(bào)警信 號(hào)；號(hào)；如復(fù)限，

14、則清除如復(fù)限，則清除 相應(yīng)標(biāo)志。相應(yīng)標(biāo)志。 4.2 開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù) 引言 接口接口在工業(yè)上，被控制的對(duì)象中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力部分，一般都是強(qiáng)在工業(yè)上，被控制的對(duì)象中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力部分，一般都是強(qiáng) 電，但計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是弱電，要弱電去控制強(qiáng)電，就需要接口。電，但計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是弱電，要弱電去控制強(qiáng)電，就需要接口。 對(duì)于只進(jìn)行通斷控制的機(jī)構(gòu)對(duì)于只進(jìn)行通斷控制的機(jī)構(gòu)，如電機(jī)的啟停，照明的開(kāi)關(guān)，報(bào)警的控，如電機(jī)的啟停，照明的開(kāi)關(guān)，報(bào)警的控 制等，只需要制等，只需要開(kāi)關(guān)量開(kāi)關(guān)量來(lái)進(jìn)行控制，接口常用的器件是來(lái)進(jìn)行控制，接口常用的器件是繼電器或可控硅繼電器或可控硅。 在實(shí)際應(yīng)用中，因?yàn)閳?zhí)行機(jī)構(gòu)

15、中的強(qiáng)電在開(kāi)、關(guān)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的在實(shí)際應(yīng)用中，因?yàn)閳?zhí)行機(jī)構(gòu)中的強(qiáng)電在開(kāi)、關(guān)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的 電磁干擾，若在強(qiáng)電和弱電之間不加隔離，就會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)造成誤動(dòng)電磁干擾，若在強(qiáng)電和弱電之間不加隔離，就會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)造成誤動(dòng) 作和損壞。因此在接口電路中，作和損壞。因此在接口電路中，一是要放大（驅(qū)動(dòng)），二是要隔離一是要放大（驅(qū)動(dòng)），二是要隔離。 本節(jié)主要內(nèi)容本節(jié)主要內(nèi)容 1、光電隔離技術(shù)、光電隔離技術(shù) 2、繼電器輸出接口技術(shù)、繼電器輸出接口技術(shù) 3、固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù)、固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù) 4、大功率場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)關(guān)接口技術(shù)、大功率場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)關(guān)接口技術(shù) 5、可控硅接口技術(shù)、可控硅接口技術(shù) 6、電磁

16、閥接口技術(shù)、電磁閥接口技術(shù) 4.2 開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.1 光電隔離技術(shù)光電隔離技術(shù) 常用的光電隔離器的種類(lèi)有：發(fā)光二極管常用的光電隔離器的種類(lèi)有：發(fā)光二極管/光敏三極管（光敏復(fù)合光敏三極管（光敏復(fù)合 晶體管、光敏電阻、光觸發(fā)可控硅）等，其工作原理如下圖所示。晶體管、光敏電阻、光觸發(fā)可控硅）等，其工作原理如下圖所示。 工作原理：工作原理： 隔離電壓隔離電壓：塑料封裝一般為：塑料封裝一般為2500V左右左右 陶瓷封裝一般為陶瓷封裝一般為5000-10000V左右左右 輸入驅(qū)動(dòng)電流輸入驅(qū)動(dòng)電流：一般為：一般為10mA左右，左右， 常用常用7404、7406、7407等芯片驅(qū)

17、動(dòng)。等芯片驅(qū)動(dòng)。 常用的光電隔離器有常用的光電隔離器有4N25等等， 隔離電壓為隔離電壓為2500V，驅(qū)動(dòng)電流為，驅(qū)動(dòng)電流為10mA-15mA out 三極管三極管 4.2 開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.1 光電隔離技術(shù)光電隔離技術(shù) 光電耦合隔離器的幾種類(lèi)型光電耦合隔離器的幾種類(lèi)型 4.2 開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.1 光電隔離技術(shù)光電隔離技術(shù) 光電耦合隔離器的結(jié)構(gòu)原理光電耦合隔離器的結(jié)構(gòu)原理 端入輸 端出輸 V5+V5+ 圖 4 - 2 光 電 耦 合 隔 離 器 的 結(jié) 構(gòu) 原 理 + c e 4.2 開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.1 光電隔離

18、技術(shù)光電隔離技術(shù) 圖圖4 415 15 正確的隔離正確的隔離 P107P107 4.2 開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.1 光電隔離技術(shù)光電隔離技術(shù) 圖圖4 416 16 不正確的隔離不正確的隔離 P107P107 4.2 開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.1 光電隔離技術(shù)光電隔離技術(shù) 光電耦合隔離電路光電耦合隔離電路 路電離隔合耦電光3 - 4圖 遞傳相同量字?jǐn)?shù)遞傳相反量字?jǐn)?shù) + 5 V+ 5 V+ 5 V+ 5 V c c e e + + - - D 7 D0 7 4 L S 2 7 3 數(shù) 據(jù) 緩 沖 器 選 通 脈 沖 b ( a ( D 7 D0 7 4 L S

19、 2 7 3 數(shù) 據(jù) 緩 沖 器 選 通 脈 沖 4.2 開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.2 繼電器輸出接口技術(shù)繼電器輸出接口技術(shù) 電磁式繼電器的工作原理和應(yīng)用電路如下圖所示。電磁式繼電器的工作原理和應(yīng)用電路如下圖所示。 驅(qū)動(dòng)電流一般為驅(qū)動(dòng)電流一般為100mA左右，直流電壓左右，直流電壓5V、9V、12V、24V等等 選用時(shí)應(yīng)考慮：選用時(shí)應(yīng)考慮： 1、額定工作電壓、電流、額定工作電壓、電流 2、接點(diǎn)負(fù)荷、接點(diǎn)負(fù)荷 3、接點(diǎn)的數(shù)量與種類(lèi)、接點(diǎn)的數(shù)量與種類(lèi) （動(dòng)斷或動(dòng)開(kāi)）（動(dòng)斷或動(dòng)開(kāi)） 4、體積、封裝、工作、體積、封裝、工作 環(huán)境、延遲時(shí)間等環(huán)境、延遲時(shí)間等 為高時(shí)繼為高時(shí)繼 電器閉合

20、電器閉合 保護(hù)保護(hù) 二極管二極管 繼電器繼電器 線圈線圈 光電光電 隔離器隔離器 4.2 開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.3 固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù)固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù) 電磁式繼電器在通斷過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，并且觸點(diǎn)容易氧電磁式繼電器在通斷過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，并且觸點(diǎn)容易氧 化而影響可靠性?；绊懣煽啃?。 固態(tài)繼電器（固態(tài)繼電器（Solid State Relay）SSR是用是用晶體管或可控硅晶體管或可控硅代替代替 電磁式繼電器，電磁式繼電器，SSR無(wú)無(wú)觸點(diǎn)，響應(yīng)快觸點(diǎn)，響應(yīng)快，并且將，并且將光電隔離集成光電隔離集成到一到一 起。起。 SSR分為直流型的和交流型的。分為直流

21、型的和交流型的。 一、直流型一、直流型SSR 結(jié)構(gòu)與工作原理如下圖結(jié)構(gòu)與工作原理如下圖 4.2 開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.3 固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù)固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù) 直流直流SSR主要用于直流負(fù)載的場(chǎng)合主要用于直流負(fù)載的場(chǎng)合 輸出工作電壓輸出工作電壓30-180V（5V開(kāi)始工作）開(kāi)始工作） SSR控制步進(jìn)電機(jī)（下圖）。控制步進(jìn)電機(jī)（下圖）。PCx=1時(shí)導(dǎo)通時(shí)導(dǎo)通，對(duì)應(yīng)繞組通電。，對(duì)應(yīng)繞組通電。 保護(hù)保護(hù) 二極管二極管 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī) 繞組繞組C 4.2 開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.3 固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù)固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù) 二、交流型二、交流型S

22、SR 用可控硅作開(kāi)關(guān)器件用可控硅作開(kāi)關(guān)器件。分為過(guò)分為過(guò) 零型和移相型兩類(lèi)零型和移相型兩類(lèi)。用于控制交流用于控制交流 大功率設(shè)備大功率設(shè)備，如控制交流電動(dòng)機(jī)、，如控制交流電動(dòng)機(jī)、 交流電磁閥等。交流電磁閥等。 SSR結(jié)構(gòu)與工作原理如下圖結(jié)構(gòu)與工作原理如下圖 4.2 開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.3 固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù)固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù) 交流交流SSR輸出波形如下圖所示輸出波形如下圖所示 非過(guò)零型非過(guò)零型 導(dǎo)通時(shí)間導(dǎo)通時(shí)間 立即導(dǎo)通立即導(dǎo)通 過(guò)零型導(dǎo)過(guò)零型導(dǎo) 通時(shí)間通時(shí)間 過(guò)零型導(dǎo)過(guò)零型導(dǎo) 通時(shí)間通時(shí)間 關(guān)斷時(shí)間關(guān)斷時(shí)間 相同，在相同，在 過(guò)零時(shí)過(guò)零時(shí) 交流電源交流電源 波

23、形波形 控制信號(hào)控制信號(hào) SSR兩端的兩端的 電壓在導(dǎo)通電壓在導(dǎo)通 時(shí)為時(shí)為0。 非過(guò)零型非過(guò)零型SSR，加上控制信號(hào)便導(dǎo)通，加上控制信號(hào)便導(dǎo)通 必須在負(fù)載電源電必須在負(fù)載電源電 壓接近零且輸入控壓接近零且輸入控 制信號(hào)有效制信號(hào)有效, ,負(fù)載負(fù)載 才導(dǎo)通才導(dǎo)通 4.2 開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.3 固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù)固態(tài)繼電器輸出接口技術(shù) 交流交流SSR控制交流電機(jī)原理圖如下圖所示?？刂平涣麟姍C(jī)原理圖如下圖所示。 RP、CP組成浪涌電壓保護(hù)電路組成浪涌電壓保護(hù)電路（對(duì)（對(duì)50Hz的阻抗約為的阻抗約為32K），），RM 為壓敏電阻，用作過(guò)壓保護(hù)（保護(hù)為壓敏電阻，用作過(guò)壓保

24、護(hù)（保護(hù)SSR）。）。 PC0=0，A繞組通電繞組通電電機(jī)正轉(zhuǎn)電機(jī)正轉(zhuǎn)；PC0=1，B繞組通電繞組通電電機(jī)反轉(zhuǎn)電機(jī)反轉(zhuǎn) 交流固態(tài)交流固態(tài) 繼電器繼電器 4.2 開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.4 大功率場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)關(guān)接口技術(shù)大功率場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)關(guān)接口技術(shù) 場(chǎng)效應(yīng)管特點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)管特點(diǎn)：輸入阻抗高、關(guān)斷漏電流小、響應(yīng)快，體積小、：輸入阻抗高、關(guān)斷漏電流小、響應(yīng)快，體積小、 價(jià)格低。價(jià)格低。 IRF系列場(chǎng)效應(yīng)管特性系列場(chǎng)效應(yīng)管特性： 電流從幾毫安電流從幾毫安-幾十安；耐壓從幾十伏幾十安；耐壓從幾十伏-幾百伏。幾百伏。 使用時(shí)注意加光電保護(hù)使用時(shí)注意加光電保護(hù)，如用，如用4N25等光電隔離器。等光

25、電隔離器。 G：柵極，控制端；：柵極，控制端；D：漏極，接電源正極：漏極，接電源正極 S：源極，接電源負(fù)極：源極，接電源負(fù)極 主要用于直流設(shè)備主要用于直流設(shè)備 4.2 開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.4 大功率場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)關(guān)接口技術(shù)大功率場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)關(guān)接口技術(shù) 大功率場(chǎng)效應(yīng)管控制步進(jìn)電機(jī)原理圖大功率場(chǎng)效應(yīng)管控制步進(jìn)電機(jī)原理圖 場(chǎng)效應(yīng)管型號(hào)為場(chǎng)效應(yīng)管型號(hào)為 IRF640，PCx為為1時(shí)時(shí) 對(duì)應(yīng)繞組導(dǎo)通對(duì)應(yīng)繞組導(dǎo)通，為，為 0時(shí)對(duì)應(yīng)繞組關(guān)閉。時(shí)對(duì)應(yīng)繞組關(guān)閉。 三個(gè)繞組按規(guī)律三個(gè)繞組按規(guī)律 交替導(dǎo)通，步進(jìn)電機(jī)交替導(dǎo)通，步進(jìn)電機(jī) 才會(huì)旋轉(zhuǎn)。才會(huì)旋轉(zhuǎn)。 場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管 開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān) 光電光電 隔離

26、器隔離器 浪涌電壓保浪涌電壓保 護(hù)電路，保護(hù)電路，保 護(hù)場(chǎng)效應(yīng)管護(hù)場(chǎng)效應(yīng)管 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī) 繞組繞組A 保護(hù)保護(hù) 二極管二極管 4.2 開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.5 可控硅接口技術(shù)可控硅接口技術(shù) 可控硅可控硅（Silicon Controlled Rectifier(整流器整流器)）SCR，也叫晶閘管，是一，也叫晶閘管，是一 種大功率器件。種大功率器件。 特點(diǎn)特點(diǎn)：效率高、壽命長(zhǎng)、體積小。：效率高、壽命長(zhǎng)、體積小。 應(yīng)用應(yīng)用：作大功率驅(qū)動(dòng)器件，實(shí)現(xiàn)以小功率控制大功率。在直流電機(jī)調(diào)速系：作大功率驅(qū)動(dòng)器件，實(shí)現(xiàn)以小功率控制大功率。在直流電機(jī)調(diào)速系 統(tǒng)、調(diào)功系統(tǒng)、隨動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用廣泛

27、。統(tǒng)、調(diào)功系統(tǒng)、隨動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用廣泛。 分類(lèi)分類(lèi)：分為單向可控硅和雙向可控硅。：分為單向可控硅和雙向可控硅。 一、單向可控硅一、單向可控硅 A陽(yáng)極、陽(yáng)極、K陰極、陰極、G控制極控制極 4.2 開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.5 可控硅接口技術(shù)可控硅接口技術(shù) 幾個(gè)參量幾個(gè)參量： 觸發(fā)電流觸發(fā)電流IT：Ig IT時(shí)導(dǎo)通；時(shí)導(dǎo)通；控制角控制角；導(dǎo)通角導(dǎo)通角；Ig為柵極電流為柵極電流 截止截止：UAUK。 單向可控硅的單向?qū)üδ?，單向可控硅的單向?qū)üδ埽嘤糜谥绷鞔箅娏鲌?chǎng)合的開(kāi)關(guān)多用于直流大電流場(chǎng)合的開(kāi)關(guān)。在交流系。在交流系 統(tǒng)中用做統(tǒng)中用做大功率整流大功率整流。 IT 導(dǎo)通導(dǎo)通 4.2

28、開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.5 可控硅接口技術(shù)可控硅接口技術(shù) 二、雙向可控硅二、雙向可控硅 又叫三端雙向可控硅，簡(jiǎn)稱(chēng)又叫三端雙向可控硅，簡(jiǎn)稱(chēng)TRIAC。 工作原理工作原理：控制極：控制極G加正向脈沖則正向?qū)ǎ臃聪蛎}沖則反加正向脈沖則正向?qū)ǎ臃聪蛎}沖則反 向?qū)?。也?huì)截止。向?qū)āＲ矔?huì)截止。 特點(diǎn)與應(yīng)用特點(diǎn)與應(yīng)用：控制簡(jiǎn)單，無(wú)耐壓?jiǎn)栴}，作交流無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。：控制簡(jiǎn)單，無(wú)耐壓?jiǎn)栴}，作交流無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。 G 4.2 開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.5 可控硅接口技術(shù)可控硅接口技術(shù) 用用雙向可控硅控制交流電加熱爐的原理圖：雙向可控硅控制交流電加熱爐的原理圖： 上半部分為

29、可控硅控制電路上半部分為可控硅控制電路，下半部分為交流電過(guò)零探測(cè)電下半部分為交流電過(guò)零探測(cè)電 路路，每過(guò)一次零便產(chǎn)生一個(gè)脈沖的下降沿，向，每過(guò)一次零便產(chǎn)生一個(gè)脈沖的下降沿，向CPUCPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，發(fā)出中斷請(qǐng)求， CPUCPU響應(yīng)后，向響應(yīng)后，向D0D0發(fā)出同步觸發(fā)脈沖，使可控硅導(dǎo)通。發(fā)出同步觸發(fā)脈沖，使可控硅導(dǎo)通。 注意：每半個(gè)周期給可控硅一個(gè)同步脈沖，電壓不小于注意：每半個(gè)周期給可控硅一個(gè)同步脈沖，電壓不小于4V4V， 脈沖寬度不小于脈沖寬度不小于2020 s s。D0為低時(shí)導(dǎo)通。為低時(shí)導(dǎo)通。 此電路復(fù)雜，采用圖此電路復(fù)雜，采用圖4-264-26電路簡(jiǎn)單。電路簡(jiǎn)單。 光電光電 隔離器隔離

30、器 產(chǎn)生中斷請(qǐng)產(chǎn)生中斷請(qǐng) 求信號(hào)求信號(hào) 此電路復(fù)雜，采用圖 此電路復(fù)雜，采用圖4-26 4-26 電路簡(jiǎn)單。電路簡(jiǎn)單。 4.2 開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.5 可控硅接口技術(shù)可控硅接口技術(shù) Vb Vc t t 4.2 開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.6 電磁閥接口技術(shù)電磁閥接口技術(shù) 電磁是受通電線圈電磁力控制開(kāi)閉的閥體。廣泛應(yīng)用于氣體、電磁是受通電線圈電磁力控制開(kāi)閉的閥體。廣泛應(yīng)用于氣體、 液體開(kāi)關(guān)閥門(mén)。液體開(kāi)關(guān)閥門(mén)。 結(jié)構(gòu)原理圖如下圖所示。結(jié)構(gòu)原理圖如下圖所示。 4.2 開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)開(kāi)關(guān)量輸出接口技術(shù)4.2.6 電磁閥接口技術(shù)電磁閥接口技術(shù) 電磁閥的種類(lèi)：有

31、交流和直流兩種。電磁閥的種類(lèi)：有交流和直流兩種。 交流電磁閥交流電磁閥使用方便，但容易震動(dòng)、啟動(dòng)電流大；使用方便，但容易震動(dòng)、啟動(dòng)電流大；直流電磁閥直流電磁閥 需專(zhuān)門(mén)電源，如需專(zhuān)門(mén)電源，如12V12V、24V24V、48V48V等。等。 交流電磁閥的接口電路如下圖所示。交流電磁閥的接口電路如下圖所示。 雙向可控硅的選擇雙向可控硅的選擇：對(duì)中小型的交流電磁閥，可選：對(duì)中小型的交流電磁閥，可選3A3A、600V600V的。的。 為過(guò)零觸發(fā)光電為過(guò)零觸發(fā)光電 耦合雙向可控硅耦合雙向可控硅 驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)芯片 為低時(shí)可為低時(shí)可 控硅導(dǎo)通控硅導(dǎo)通 4.3 電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)

32、概述電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)概述 電動(dòng)機(jī)是被廣泛應(yīng)用的原動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)是被廣泛應(yīng)用的原動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)的控制要求越來(lái)越高：電動(dòng)機(jī)的控制要求越來(lái)越高： 啟、停、逆轉(zhuǎn)快速，調(diào)速快、準(zhǔn)。啟、停、逆轉(zhuǎn)快速，調(diào)速快、準(zhǔn)。 電動(dòng)機(jī)控制器的發(fā)展：電動(dòng)機(jī)控制器的發(fā)展： 電機(jī)控制元件經(jīng)歷了從交流放大器到磁放大器、可控離子變電機(jī)控制元件經(jīng)歷了從交流放大器到磁放大器、可控離子變 速器、可控硅、計(jì)算機(jī)控制。速器、可控硅、計(jì)算機(jī)控制。 計(jì)算機(jī)控制計(jì)算機(jī)控制又分為微機(jī)控制系統(tǒng)、單片機(jī)控制裝置和專(zhuān)用控制又分為微機(jī)控制系統(tǒng)、單片機(jī)控制裝置和專(zhuān)用控制 板卡等，并且采用了復(fù)雜的控制算法。板卡等，并且采用了復(fù)雜的控制算法。 脈沖寬度調(diào)制技術(shù)脈沖寬度

33、調(diào)制技術(shù)，在直流小功率電動(dòng)機(jī)調(diào)速中已經(jīng)成熟，在，在直流小功率電動(dòng)機(jī)調(diào)速中已經(jīng)成熟，在 直流中、小功率方面正在迅速取代可控硅直流中、小功率方面正在迅速取代可控硅SCR直流調(diào)速系統(tǒng)，但直流調(diào)速系統(tǒng)，但 在交流和大功率電動(dòng)機(jī)調(diào)速方面尚屬研究中。在交流和大功率電動(dòng)機(jī)調(diào)速方面尚屬研究中。 電動(dòng)機(jī)調(diào)速的發(fā)展趨勢(shì)電動(dòng)機(jī)調(diào)速的發(fā)展趨勢(shì)：微型化、智能化、一體化，即將以微：微型化、智能化、一體化，即將以微 型計(jì)算機(jī)（單片機(jī)）為核心的控制器做到電動(dòng)機(jī)上。型計(jì)算機(jī)（單片機(jī)）為核心的控制器做到電動(dòng)機(jī)上。 4.3 電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)概述電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)概述 本節(jié)主要內(nèi)容本節(jié)主要內(nèi)容 1、小功

34、率直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速原理、小功率直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速原理 2、開(kāi)環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)、開(kāi)環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng) 3、脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)、脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4、閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)、閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng) 5、交流電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)、交流電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù) 4.3 電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)4.3.1小功率直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速原理小功率直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速原理 脈沖寬度調(diào)制（脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation ）PWM原理原理 小功率直流電動(dòng)機(jī)小功率直流電動(dòng)機(jī)由轉(zhuǎn)子和定子組成由轉(zhuǎn)子和定子組成，定子可以是磁極或勵(lì)磁繞組。，定子可以是磁極或勵(lì)磁繞組。 其轉(zhuǎn)速與加在轉(zhuǎn)子電樞上的電壓其轉(zhuǎn)速與加

35、在轉(zhuǎn)子電樞上的電壓Ua有關(guān)，有關(guān)， Ua轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速V；所加電壓極性；所加電壓極性 改變，則電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。改變，則電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。 據(jù)此原理，據(jù)此原理，通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)電樞電壓接通和斷開(kāi)的時(shí)間比（即占空比）來(lái)通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)電樞電壓接通和斷開(kāi)的時(shí)間比（即占空比）來(lái) 控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，這種方法就稱(chēng)為脈沖寬度調(diào)制這種方法就稱(chēng)為脈沖寬度調(diào)制PWM。 脈寬調(diào)制轉(zhuǎn)速公式（平均轉(zhuǎn)速）：脈寬調(diào)制轉(zhuǎn)速公式（平均轉(zhuǎn)速）： Vd=Vmax * D Vd-電動(dòng)機(jī)平均轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)平均轉(zhuǎn)速 Vmax全通電時(shí)速度（最大）全通電時(shí)速度（最大） D= t1 /T-占空比，占空比， t1是通電時(shí)間，是通電時(shí)間，T是脈寬周期。

36、是脈寬周期。D1。 Vd D，與單純的周期，與單純的周期T無(wú)關(guān)無(wú)關(guān) Vd與與D的關(guān)系如下頁(yè)圖所示的關(guān)系如下頁(yè)圖所示 4.3 電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)4.3.1小功率直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速原理小功率直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速原理 定子繞組及定子繞組及 產(chǎn)生的磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁場(chǎng) 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 電樞電樞 4.3 電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)4.3.2開(kāi)環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)開(kāi)環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng) 1、開(kāi)環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)的組成、開(kāi)環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)的組成 由五部分組成：由五部分組成： （1）占空比）占空比D的的 設(shè)定設(shè)定 1）用電位器調(diào)節(jié)、）用電位器調(diào)節(jié)、2）用撥碼開(kāi)關(guān)、）用撥碼開(kāi)關(guān)、3）用數(shù)字鍵盤(pán)）用數(shù)字鍵盤(pán)

37、（2）脈沖寬度發(fā)生器）脈沖寬度發(fā)生器 軟件編程軟件編程 （3）驅(qū)動(dòng)器）驅(qū)動(dòng)器 TTL放大電路放大電路 （4）電子開(kāi)關(guān)）電子開(kāi)關(guān) 用晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管、可控硅、繼電器用晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管、可控硅、繼電器 （5）電動(dòng)機(jī)）電動(dòng)機(jī) 4.3 電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)4.3.2開(kāi)環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)開(kāi)環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng) Vd與與D只是近似的線性關(guān)系，只是近似的線性關(guān)系，與單純的周期與單純的周期T無(wú)關(guān)無(wú)關(guān)（與步進(jìn)電（與步進(jìn)電 機(jī)的調(diào)速脈沖不同，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比）。在機(jī)的調(diào)速脈沖不同，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比）。在D 不變的情況下，不變的情況下，T越小，電機(jī)轉(zhuǎn)速越平穩(wěn)。越小，電機(jī)轉(zhuǎn)速

38、越平穩(wěn)。 4.3 電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)4.3.2開(kāi)環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)開(kāi)環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng) 2、電動(dòng)機(jī)控制接口、電動(dòng)機(jī)控制接口 上圖中的第上圖中的第3、4兩部分即為接口部分。直流電機(jī)與微機(jī)的接口兩部分即為接口部分。直流電機(jī)與微機(jī)的接口 有以下有以下4種方法：種方法： （1）光電隔離器）光電隔離器+大功率場(chǎng)效應(yīng)管大功率場(chǎng)效應(yīng)管 適用于自己開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)，價(jià)格低適用于自己開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)，價(jià)格低 （2）固態(tài)繼電器）固態(tài)繼電器 適用于自己開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)，價(jià)格低適用于自己開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)，價(jià)格低 （3）專(zhuān)用接口芯片）專(zhuān)用接口芯片 如如L290、L291、L292等，價(jià)高、但可靠等，價(jià)高、但可靠 （4）專(zhuān)用接

39、口板）專(zhuān)用接口板 如如7501、7502，主要用于，主要用于STD或或PC機(jī)系統(tǒng)機(jī)系統(tǒng) 如用單片機(jī)控制，即可產(chǎn)生并輸出調(diào)制脈沖，再加上如用單片機(jī)控制，即可產(chǎn)生并輸出調(diào)制脈沖，再加上光電隔離光電隔離 器器+大功率場(chǎng)效應(yīng)管大功率場(chǎng)效應(yīng)管，或者加上，或者加上固態(tài)繼電器固態(tài)繼電器就構(gòu)成了就構(gòu)成了接口部件和脈接口部件和脈 寬調(diào)速控制器。寬調(diào)速控制器。 4.3 電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)4.3.3脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 一、脈寬占空比設(shè)計(jì)一、脈寬占空比設(shè)計(jì) 由脈寬調(diào)制轉(zhuǎn)速公式：由脈寬調(diào)制轉(zhuǎn)速公式： Vd=Vmax * D 電動(dòng)機(jī)平均轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)平均轉(zhuǎn)速Vd、全通電時(shí)速度、全通電時(shí)

40、速度 Vmax 已知已知，對(duì)于給定的平，對(duì)于給定的平 均轉(zhuǎn)速均轉(zhuǎn)速Vd ，便可計(jì)算出占空比，便可計(jì)算出占空比D。 占空比占空比D= t1 /T ， t1是通電時(shí)間，是通電時(shí)間， t2是斷電時(shí)間。是斷電時(shí)間。 脈寬周期脈寬周期T= t1 + t2 1、軟件計(jì)數(shù)法、軟件計(jì)數(shù)法 設(shè)單位時(shí)間（設(shè)單位時(shí)間（ t0 ）計(jì)一個(gè)數(shù)，則通電時(shí)間）計(jì)一個(gè)數(shù)，則通電時(shí)間t1計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)N1= t1 / t0 ， 斷電時(shí)間斷電時(shí)間t2計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)N2= t2 / t0 ，在脈沖輸出端，輸出高電平計(jì)數(shù)，在脈沖輸出端，輸出高電平計(jì)數(shù)N1， 輸出低電平計(jì)數(shù)輸出低電平計(jì)數(shù)N2，并讓輸出端如此循環(huán)輸出即可。，并讓輸出端如此循環(huán)輸出即可

41、。 2、硬件計(jì)數(shù)法、硬件計(jì)數(shù)法 用硬件計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，分別輸出高電平和低電平，也如此循環(huán)輸用硬件計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，分別輸出高電平和低電平，也如此循環(huán)輸 出即可。出即可。 4.3 電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)4.3.3脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 二、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制原理二、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制原理 正轉(zhuǎn)：正轉(zhuǎn)：SW1SW1、SW4SW4閉合閉合 反轉(zhuǎn)：反轉(zhuǎn)：SW2SW2、SW3SW3閉合閉合 剎車(chē)：剎車(chē)：SW2SW2、SW4SW4閉合閉合 （或（或SW1SW1、SW3SW3閉合）閉合） 滑行：滑行：SW1SW1、SW2SW2、SW3SW3、 SW4SW4全部斷開(kāi)全部斷開(kāi) 4.3 電動(dòng)機(jī)控制接

42、口技術(shù)電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)4.3.3脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 控制數(shù)據(jù)控制數(shù)據(jù) 運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn) 狀態(tài)狀態(tài) 開(kāi)關(guān)狀態(tài)開(kāi)關(guān)狀態(tài) PA1 PA0SW1 SW2 SW3 SW4 10正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)1001 01反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)0110 11剎車(chē)剎車(chē)0101 00滑行滑行0000 雙向控制電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)真值表雙向控制電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)真值表 PA0、PA1為為0時(shí)，時(shí)，SW1、 SW3才有可能導(dǎo)通才有可能導(dǎo)通 SWx狀態(tài)：狀態(tài)：PA0、1為為1時(shí)導(dǎo)時(shí)導(dǎo) 通，為通，為0時(shí)截止時(shí)截止 SWx用的是場(chǎng)效應(yīng)管用的是場(chǎng)效應(yīng)管 PB0-PB7：設(shè)置脈沖寬度，：設(shè)置脈沖寬度， 即方波的占空比即方波的占空比 74LS125：四總

43、線三態(tài)緩沖器：四總線三態(tài)緩沖器 三、電動(dòng)機(jī)控制接口電路三、電動(dòng)機(jī)控制接口電路 4.3 電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)4.3.3脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 四、控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)四、控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 1、流程圖（右圖）、流程圖（右圖） 2、8086匯編程序匯編程序 4.3 電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)4.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng) 為了提高電動(dòng)機(jī)脈沖寬度為了提高電動(dòng)機(jī)脈沖寬度 調(diào)速系統(tǒng)的精度，通常采用調(diào)速系統(tǒng)的精度，通常采用 閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)。閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)。 閉環(huán)系統(tǒng)是在開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的閉環(huán)系統(tǒng)是在開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的 基礎(chǔ)上增加了電動(dòng)機(jī)的速度基礎(chǔ)上

44、增加了電動(dòng)機(jī)的速度 檢測(cè)回路檢測(cè)回路，意在將檢測(cè)到的，意在將檢測(cè)到的 速度與給定值比較，并由數(shù)速度與給定值比較，并由數(shù) 字調(diào)節(jié)器（字調(diào)節(jié)器（PID）進(jìn)行調(diào)節(jié)。）進(jìn)行調(diào)節(jié)。 其原理框圖如左圖所示。其原理框圖如左圖所示。 4.3 電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)4.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng) 一、測(cè)速發(fā)電機(jī)一、測(cè)速發(fā)電機(jī) 1、測(cè)速發(fā)電機(jī)的工作原理、測(cè)速發(fā)電機(jī)的工作原理 測(cè)速發(fā)電機(jī)是一種將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置。根據(jù)結(jié)測(cè)速發(fā)電機(jī)是一種將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置。根據(jù)結(jié) 構(gòu)及工作原理的不同，分為直流和交流測(cè)速發(fā)電機(jī)。構(gòu)及工作原理的不同，分為直流和交流測(cè)速發(fā)電機(jī)。 測(cè)速發(fā)電

45、機(jī)的工作原理測(cè)速發(fā)電機(jī)的工作原理：用被控制的電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)測(cè)速發(fā)電機(jī)：用被控制的電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)測(cè)速發(fā)電機(jī) 的轉(zhuǎn)子在定子所形成的磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子繞組切割磁力線，便產(chǎn)的轉(zhuǎn)子在定子所形成的磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子繞組切割磁力線，便產(chǎn) 生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，即有電壓。轉(zhuǎn)速越高，電壓越高。電壓便與電生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，即有電壓。轉(zhuǎn)速越高，電壓越高。電壓便與電 動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比，由此得到電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速信息。動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比，由此得到電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速信息。 測(cè)速發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)是分辨率較高，價(jià)格較低測(cè)速發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)是分辨率較高，價(jià)格較低。 4.3 電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)4.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng) 2、

46、直流閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)原理圖、直流閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)原理圖 4.3 電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)4.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng) 二、數(shù)字式轉(zhuǎn)速傳感器二、數(shù)字式轉(zhuǎn)速傳感器 數(shù)字式轉(zhuǎn)速傳感器，是把旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的一數(shù)字式轉(zhuǎn)速傳感器，是把旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的一 種裝置。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)最常用的是碼盤(pán)式轉(zhuǎn)速傳感器。種裝置。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)最常用的是碼盤(pán)式轉(zhuǎn)速傳感器。 下圖為增量式和絕對(duì)式碼盤(pán)。下圖為增量式和絕對(duì)式碼盤(pán)。 4.3 電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)4.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng) 1、增量式碼盤(pán)的工作原理、增量式碼盤(pán)

47、的工作原理 增量式碼盤(pán)的脈沖輸入到計(jì)算機(jī)的計(jì)數(shù)器，其轉(zhuǎn)速公式為：增量式碼盤(pán)的脈沖輸入到計(jì)算機(jī)的計(jì)數(shù)器，其轉(zhuǎn)速公式為： nm=60*Nc/n/t1（轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)/分）分） 式中：式中：nm -轉(zhuǎn)速，單位為轉(zhuǎn)速，單位為r/min Nc -在在t1時(shí)間內(nèi)測(cè)得的脈沖數(shù)時(shí)間內(nèi)測(cè)得的脈沖數(shù) n-碼盤(pán)上一周的縫隙數(shù)碼盤(pán)上一周的縫隙數(shù) t1 -測(cè)速時(shí)間，單位為秒測(cè)速時(shí)間，單位為秒 Nc/n：為在為在t1時(shí)間內(nèi)碼盤(pán)轉(zhuǎn)的總?cè)?shù)時(shí)間內(nèi)碼盤(pán)轉(zhuǎn)的總?cè)?shù) 4.3 電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)4.3.4閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)閉環(huán)脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng) 2、絕對(duì)式碼盤(pán)的工作原理、絕對(duì)式碼盤(pán)的工作原理 有數(shù)字的方格示透光，無(wú)數(shù)字的方

48、格示不透光，透光的地方經(jīng)光有數(shù)字的方格示透光，無(wú)數(shù)字的方格示不透光，透光的地方經(jīng)光 敏元件輸出敏元件輸出1，不透光的地方經(jīng)光敏元件輸出，不透光的地方經(jīng)光敏元件輸出0。 每一個(gè)位圈需要一個(gè)光敏元件，每一個(gè)位圈需要一個(gè)光敏元件，8個(gè)位圈需要個(gè)位圈需要8個(gè)光敏元件，可以個(gè)光敏元件，可以 計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)256。 8位光敏元件輸出的數(shù)據(jù)，可以直接接到計(jì)算機(jī)的數(shù)字量輸入端位光敏元件輸出的數(shù)據(jù)，可以直接接到計(jì)算機(jī)的數(shù)字量輸入端 口。每隔一段時(shí)間讀一次數(shù)據(jù)，口。每隔一段時(shí)間讀一次數(shù)據(jù)，兩次的數(shù)據(jù)差除以碼盤(pán)上的縫隙數(shù)，兩次的數(shù)據(jù)差除以碼盤(pán)上的縫隙數(shù)， 即為轉(zhuǎn)的圈數(shù)。轉(zhuǎn)速即為轉(zhuǎn)的圈數(shù)。轉(zhuǎn)速=兩次的數(shù)據(jù)差兩次的數(shù)據(jù)差/碼

49、盤(pán)上外圈的縫隙數(shù)碼盤(pán)上外圈的縫隙數(shù)/時(shí)間時(shí)間 1111111111 88888888 1234567891011121314151617181920 2222222222 444444444 1616161616 轉(zhuǎn)速仍然可轉(zhuǎn)速仍然可 以用前面的以用前面的 公式，公式， Nc理理 解為數(shù)據(jù)差解為數(shù)據(jù)差 D0位圈位圈 D1位圈位圈 D2位圈位圈 D3位圈位圈 D4位圈位圈 最外圈最外圈 有數(shù)字的格為透光有數(shù)字的格為透光 總格數(shù)總格數(shù) 4.3 電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)4.3.5交流電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)交流電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù) 1、交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速正在研究發(fā)展中、交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速正在研究發(fā)展

50、中 交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速比較復(fù)雜，是一個(gè)非?；钴S的領(lǐng)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速比較復(fù)雜，是一個(gè)非?；钴S的領(lǐng) 域，有待進(jìn)一步研究和開(kāi)發(fā)。此處作簡(jiǎn)單介紹。域，有待進(jìn)一步研究和開(kāi)發(fā)。此處作簡(jiǎn)單介紹。 2、交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的的特點(diǎn)、交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的的特點(diǎn) 1）電流作正反兩個(gè)方向流動(dòng)；）電流作正反兩個(gè)方向流動(dòng)；2）電壓較高（）電壓較高（220V- -380V）需要加光電隔離，常用交流固態(tài)繼電器。）需要加光電隔離，常用交流固態(tài)繼電器。 3、采用固態(tài)繼電器與交流伺服電機(jī)的接口電路、采用固態(tài)繼電器與交流伺服電機(jī)的接口電路 4.3 電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)4.3.5交流電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù)交流電動(dòng)機(jī)控制接口技術(shù) 3、

51、采用固態(tài)繼電器與交流伺服電機(jī)的接口電路、采用固態(tài)繼電器與交流伺服電機(jī)的接口電路 PC0=1，PC1=0，A相相 導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)。 PC0=0，PC1=1，B相相 導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)。 PC0=0，PC1=0，A相相 與與B相均關(guān)閉，電動(dòng)機(jī)相均關(guān)閉，電動(dòng)機(jī)不不 運(yùn)轉(zhuǎn)。運(yùn)轉(zhuǎn)。 R4與電容與電容C的作用的作用是是 消除伺服電機(jī)關(guān)斷時(shí)的消除伺服電機(jī)關(guān)斷時(shí)的 浪涌電壓。浪涌電壓。 光敏電阻光敏電阻R2和電阻和電阻R3 的作用的作用是組成過(guò)零檢測(cè)是組成過(guò)零檢測(cè) 電路，產(chǎn)生雙向觸發(fā)脈電路，產(chǎn)生雙向觸發(fā)脈 沖。沖。 4.4步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù) 步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)精

52、度高步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)精度高 旋轉(zhuǎn)單位是旋轉(zhuǎn)單位是“步步”，一步的最小轉(zhuǎn)角可，一步的最小轉(zhuǎn)角可 以小到以小到0.36度（最大轉(zhuǎn)角達(dá)到度（最大轉(zhuǎn)角達(dá)到90度）。步進(jìn)電機(jī)若前進(jìn)一定的步度）。步進(jìn)電機(jī)若前進(jìn)一定的步 數(shù)，然后再后退相同的步數(shù)，則可精確的回到原來(lái)的位置。數(shù)，然后再后退相同的步數(shù)，則可精確的回到原來(lái)的位置。 步進(jìn)電機(jī)啟、停速度快步進(jìn)電機(jī)啟、停速度快 能夠在能夠在“一剎那一剎那”間使步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)間使步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng) 或停止，在快速啟停時(shí)不會(huì)失掉一步。一般轉(zhuǎn)速為或停止，在快速啟停時(shí)不會(huì)失掉一步。一般轉(zhuǎn)速為200-1000步步/ 秒。秒。 步進(jìn)電機(jī)在定位場(chǎng)所得到了廣泛的應(yīng)用步進(jìn)電機(jī)在定位場(chǎng)所得到了廣泛的

53、應(yīng)用 如：在繪圖儀、打印如：在繪圖儀、打印 機(jī)、掃描儀、復(fù)印機(jī)等設(shè)備及光學(xué)儀器中應(yīng)用。其定位不需要位機(jī)、掃描儀、復(fù)印機(jī)等設(shè)備及光學(xué)儀器中應(yīng)用。其定位不需要位 移傳感器測(cè)定位置。移傳感器測(cè)定位置。 概述概述-步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用 本節(jié)內(nèi)容本節(jié)內(nèi)容 1、步進(jìn)電機(jī)工作原理、步進(jìn)電機(jī)工作原理 2、步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)原理、步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)原理 3、步進(jìn)電機(jī)與微機(jī)的接口及程序設(shè)計(jì)、步進(jìn)電機(jī)與微機(jī)的接口及程序設(shè)計(jì) 4、步進(jìn)電機(jī)步數(shù)及速度的計(jì)算方法、步進(jìn)電機(jī)步數(shù)及速度的計(jì)算方法 5、步進(jìn)電機(jī)的變速控制、步進(jìn)電機(jī)的變速控制 4.4步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)4.4.1步進(jìn)電機(jī)的工作

54、原理步進(jìn)電機(jī)的工作原理 步進(jìn)電機(jī)實(shí)際上是一個(gè)步進(jìn)電機(jī)實(shí)際上是一個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)字/ /角度轉(zhuǎn)換器角度轉(zhuǎn)換器。其結(jié)構(gòu)如下圖所示。其結(jié)構(gòu)如下圖所示 （是一個(gè)三相步進(jìn)電機(jī)）。（是一個(gè)三相步進(jìn)電機(jī)）。 1、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu) 1）定子）定子 是磁極，相對(duì)著的是是磁極，相對(duì)著的是 一對(duì)（一對(duì)（三相步進(jìn)電機(jī)有三三相步進(jìn)電機(jī)有三 對(duì)磁極對(duì)磁極），每個(gè)磁極外形），每個(gè)磁極外形 是均勻的是均勻的5個(gè)矩形小齒。個(gè)矩形小齒。 2）轉(zhuǎn)子）轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子上無(wú)線圈，外形是轉(zhuǎn)子上無(wú)線圈，外形是 分布均勻的分布均勻的40個(gè)矩形小齒個(gè)矩形小齒， 相鄰兩齒的相鄰兩齒的夾角為夾角為9度度。 4.4步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)4.4.1步進(jìn)

55、電機(jī)的工作原理步進(jìn)電機(jī)的工作原理 2、工作原理、工作原理 定子各相（定子各相（AA、BB、CC）相差）相差120度依次單獨(dú)通電，則定子度依次單獨(dú)通電，則定子 所產(chǎn)生的磁場(chǎng)按所產(chǎn)生的磁場(chǎng)按AA、BB、CC、AA、BB、順序旋轉(zhuǎn)。順序旋轉(zhuǎn)。 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)原理轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)原理 AA上通電時(shí)上通電時(shí) 為了構(gòu)成閉合的磁力線、為了構(gòu)成閉合的磁力線、 并且使磁阻最小，轉(zhuǎn)子上的齒要與定子并且使磁阻最小，轉(zhuǎn)子上的齒要與定子 AA上的齒對(duì)齊。設(shè)轉(zhuǎn)子與定子上的齒對(duì)齊。設(shè)轉(zhuǎn)子與定子A相中間相中間 的齒相對(duì)的齒記為的齒相對(duì)的齒記為0號(hào)齒號(hào)齒。 BB上通電時(shí)上通電時(shí) 為了構(gòu)成閉合的磁力線、為了構(gòu)成閉合的磁力線、 并且使磁阻最小，

56、轉(zhuǎn)子上的齒也要與定子并且使磁阻最小，轉(zhuǎn)子上的齒也要與定子 BB上的齒對(duì)齊。上的齒對(duì)齊。 轉(zhuǎn)子上與定子轉(zhuǎn)子上與定子B相中間應(yīng)該對(duì)齊的齒號(hào)相中間應(yīng)該對(duì)齊的齒號(hào) 為為120/9=13.33，不是整數(shù)，即轉(zhuǎn)子與，不是整數(shù)，即轉(zhuǎn)子與 定子上的齒未對(duì)齊，則磁阻大，為減小磁定子上的齒未對(duì)齊，則磁阻大，為減小磁 阻，轉(zhuǎn)子要旋轉(zhuǎn)。第阻，轉(zhuǎn)子要旋轉(zhuǎn)。第13、14號(hào)齒距離號(hào)齒距離B相相 中間的角度分別為中間的角度分別為3和和6，因此，因此13號(hào)齒號(hào)齒 順時(shí)針旋轉(zhuǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)3與定子齒對(duì)齊。與定子齒對(duì)齊。 CC相通電相通電 同樣的道理，轉(zhuǎn)子仍然順時(shí)針旋轉(zhuǎn)同樣的道理，轉(zhuǎn)子仍然順時(shí)針旋轉(zhuǎn)3。 定子按定子按AB C A B

57、通電時(shí)，則轉(zhuǎn)子按順時(shí)針?lè)酵姇r(shí)，則轉(zhuǎn)子按順時(shí)針?lè)?向旋轉(zhuǎn)。向旋轉(zhuǎn)。 步距角步距角 每步的轉(zhuǎn)角為每步的轉(zhuǎn)角為3，即步距角為即步距角為3。 通電一周的旋轉(zhuǎn)角度通電一周的旋轉(zhuǎn)角度 按照按照AB C A順序順序通電一周，則轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)通電一周，則轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)9。 反轉(zhuǎn)方法反轉(zhuǎn)方法 若通電順序反過(guò)來(lái)若通電順序反過(guò)來(lái)， 按按CB A C通電，通電，則轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相則轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相 反。反。 3、步距角、步距角Qs計(jì)算公式計(jì)算公式 Qs=360/(N*Zr) 式中：式中： Zr為轉(zhuǎn)子齒數(shù)；為轉(zhuǎn)子齒數(shù)； N=Mc*C為通電一周的拍數(shù)，叫為通電一周的拍數(shù)，叫運(yùn)行拍數(shù)運(yùn)行拍數(shù)。 其中其中Mc為繞組相數(shù)；為繞組相數(shù)；C為狀

58、態(tài)數(shù)，采用（單、雙）三拍時(shí)為狀態(tài)數(shù)，采用（單、雙）三拍時(shí)C=1， 采用（單、雙）六拍時(shí)采用（單、雙）六拍時(shí)C=2。 如三相三拍，步距角為如三相三拍，步距角為3；三相六拍，步距角為；三相六拍，步距角為1.5。 括號(hào)內(nèi)為每轉(zhuǎn)括號(hào)內(nèi)為每轉(zhuǎn) 一圈的步數(shù)一圈的步數(shù) 4.4步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)4.4.1步進(jìn)電機(jī)的工作原理步進(jìn)電機(jī)的工作原理 典型的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)如下圖所示，主要有三部典型的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)如下圖所示，主要有三部 分組成。分組成。 步進(jìn)控制器步進(jìn)控制器由緩沖寄存器、環(huán)形分配器、控制邏輯、由緩沖寄存器、環(huán)形分配器、控制邏輯、 正反控制門(mén)等組成。正反控制門(mén)等組成。 步進(jìn)控制器

59、線路復(fù)雜、成本高。步進(jìn)控制器線路復(fù)雜、成本高。 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 用軟件編程代替了步進(jìn)控制器，用軟件編程代替了步進(jìn)控制器， 可靠、成本低、控制方便，應(yīng)用廣泛。可靠、成本低、控制方便，應(yīng)用廣泛。 4.4步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)4.4.2步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)原理步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)原理 典型的典型的微機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)原理微機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)原理系統(tǒng)如下圖所示系統(tǒng)如下圖所示 計(jì)算機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)需要解決的問(wèn)題：計(jì)算機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)需要解決的問(wèn)題： 1）脈沖序列的產(chǎn)生）脈沖序列的產(chǎn)生 2）方向控制）方向控制 3）程序設(shè)計(jì)）程序設(shè)計(jì) 4.4步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)步進(jìn)電機(jī)控制接口技術(shù)4.4.2步進(jìn)

60、電機(jī)控制系統(tǒng)原理步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)原理 1、脈沖序列的生成、脈沖序列的生成 脈沖序列如右圖所示脈沖序列如右圖所示 1）脈沖周期的實(shí)現(xiàn)）脈沖周期的實(shí)現(xiàn) 脈沖周期脈沖周期=通電時(shí)間通電時(shí)間+斷電時(shí)間。斷電時(shí)間。 通電時(shí)通電時(shí)，計(jì)算機(jī)輸出高電平使開(kāi)，計(jì)算機(jī)輸出高電平使開(kāi) 關(guān)閉合；關(guān)閉合；斷電時(shí)斷電時(shí)，計(jì)算機(jī)輸出低電平使開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。，計(jì)算機(jī)輸出低電平使開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。 通電和斷電時(shí)間的控制通電和斷電時(shí)間的控制，可以用定時(shí)器，也可以用軟件延時(shí)。，可以用定時(shí)器，也可以用軟件延時(shí)。 周期決定了步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速；占空比決定了功率周期決定了步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速；占空比決定了功率。 2）脈沖高度）脈沖高度 脈沖高度決定于元器件，對(duì)