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1、第三章输出通道接口技术本讲稿第一页，共五十五页输出通道接口技术具有模拟信号输出和开关信号输出两种形式模拟信号输出通道：计算机接口D/A转换器驱动电路执行机构开关信号输出通道：驱动电路执行机构本讲稿第二页，共五十五页输出通道接口技术3.1 模拟信号输出通道接口 3.1.1 D/A3.1.1 D/A转换器转换器 3.1.2 PWM3.1.2 PWM技术技术3.2 LED3.2 LED显示器及其接口技术显示器及其接口技术 3.2.1 3.2.1 动态动态LEDLED显示器接口技术显示器接口技术 3.2.2 3.2.2 静态静态LEDLED显示器接口技术显示器接口技术3.3 LCD3.3 LCD显示器
2、接口技术显示器接口技术 3.3.1 LCD3.3.1 LCD显示器的显示原理显示器的显示原理 3.3.2 LCD3.3.2 LCD器件的驱动方式器件的驱动方式 3.3.3 3.3.3 点阵式点阵式LCDLCD显示器的接口显示器的接口本讲稿第三页，共五十五页输出通道接口技术3.4 开关量输出接口技术3.4.1 输出接口光电隔离技术3.4.2 继电器输出接口3.4.3 大功率输出接口3.5 电动机控制接口技术3.5.1 小功率直流电动机调速原理及控制接口3.5.2 步进电机工作原理及控制接口 本讲稿第四页，共五十五页3.1 模拟信号输出通道接口 3.1.1 D/A转换器输出有电流型、电压型等电压输
3、出型又有单极性、双极性两种位数有8、10、12、16等几种输入有串行、并行两种一片内有一路、2路、4路 D/A转换器本讲稿第五页，共五十五页3.1 模拟信号输出通道接口 18位D/A转换器DAC0832图图3-1 DAC0832引脚引脚与原与原理框理框图图 本讲稿第六页，共五十五页3.1 模拟信号输出通道接口2DAC0832输出接口与控制程序图3-2 DAC0832单极性输出时的接口原理图 本讲稿第七页，共五十五页3.1 模拟信号输出通道接口输入数字量与输出模拟量之间的对应关系如表所示。输入数字量与输出模拟量之间的对应关系如表所示。输入数字量与输出模拟量之间的对应关系如表所示。输入数字量与输出
4、模拟量之间的对应关系如表所示。本讲稿第八页，共五十五页3.1 模拟信号输出通道接口3.1.2 PWM技术技术PWMPWM（Pulse Width ModulationPulse Width Modulation）也就是脉冲宽）也就是脉冲宽）也就是脉冲宽）也就是脉冲宽度调制，在频率不变的情况下，通过改变输出脉冲的度调制，在频率不变的情况下，通过改变输出脉冲的度调制，在频率不变的情况下，通过改变输出脉冲的度调制，在频率不变的情况下，通过改变输出脉冲的宽度（就是脉冲的占空比）从而使输出信号的平均值宽度（就是脉冲的占空比）从而使输出信号的平均值宽度（就是脉冲的占空比）从而使输出信号的平均值宽度（就是脉
5、冲的占空比）从而使输出信号的平均值（即直流成分）发生改变，达到控制外部对象的目的。（即直流成分）发生改变，达到控制外部对象的目的。（即直流成分）发生改变，达到控制外部对象的目的。（即直流成分）发生改变，达到控制外部对象的目的。图图图图3-33-3中，设置中，设置中，设置中，设置82538253的定时的定时的定时的定时/计数器计数器计数器计数器0 0为工作方式为工作方式为工作方式为工作方式3 3，产生周期信号输出；产生周期信号输出；产生周期信号输出；产生周期信号输出；定时定时定时定时/计数器计数器计数器计数器1 1为工作方式为工作方式为工作方式为工作方式1 1，产生单拍信号输出；计，产生单拍信号
6、输出；计，产生单拍信号输出；计，产生单拍信号输出；计数器数器数器数器0 0的输出连到计数器的输出连到计数器的输出连到计数器的输出连到计数器1 1的的的的GATE1;GATE1;图图图图3-43-4所示为所示为所示为所示为OUT0OUT0、OUT1OUT1输出的波形。输出的波形。输出的波形。输出的波形。本讲稿第九页，共五十五页3.1 模拟信号输出通道接口图3-3 8253作为PWM输出原理图 图3-4 8253输出波形图 T T0 0=NN0 0*T TCLKCLK T T1 1=NN1 1*T TCLKCLK 本讲稿第十页，共五十五页3.1 模拟信号输出通道接口T0为定时为定时/计数器计数器0
7、的时钟计数周期，的时钟计数周期，T1为定时为定时/计数器计数器1的时钟计数时间，的时钟计数时间，OUT1输出信号占空输出信号占空比比D的计算方法如下：的计算方法如下：设时钟频率设时钟频率设时钟频率设时钟频率2MHz 2MHz，如要产生周期，如要产生周期，如要产生周期，如要产生周期1kHz 1kHz，占空比，占空比，占空比，占空比70%70%的方波，的方波，的方波，的方波，T0 0，T T1，NN0，N1 1=?=?本讲稿第十一页，共五十五页3.2 LED显示器及其接口技术 LED（发光二极管）显示器件是计算机控制系统中的（发光二极管）显示器件是计算机控制系统中的廉价输出设备，它由多个发光二极管
8、组成，能显示许廉价输出设备，它由多个发光二极管组成，能显示许多种字符。多种字符。本讲稿第十二页，共五十五页3.2 LED显示器及其接口技术 图图3-5所示为所示为7段段LED显示器件的结构及外形图。显示器件的结构及外形图。图图3-5 7段段LED显示器件的结构及外形图显示器件的结构及外形图 本讲稿第十三页，共五十五页3.2 LED显示器及其接口技术 显显显显示字符示字符示字符示字符控制控制控制控制显显显显示代示代示代示代码码码码（十六（十六（十六（十六进进进进制数）制数）制数）制数）显显显显示字符示字符示字符示字符控制控制控制控制显显显显示代示代示代示代码码码码（十六（十六（十六（十六进进进进
9、制数）制数）制数）制数）共阴极共阴极共阴极共阴极共阳极共阳极共阳极共阳极共阴极共阴极共阴极共阴极共阳极共阳极共阳极共阳极0 03F3FC0C0A A777788881 10606F9F9b b7C7C83832 25B5BA4A4C C3939C6C63 34F4FB0B0d d5E5EA1A14 466669999E E797986865 56D6D9292F F71718E8E6 67D7D8282HH767689897 70707F8F8P P73738C8C8 87F7F80804040BFBF9 96F6F9090不不不不显显显显示示示示0000FFFF表表3-2 显示字符与显示字符
10、与7段控制显示代码的对应关系段控制显示代码的对应关系 本讲稿第十四页，共五十五页3.2 LED显示器及其接口技术 3.2.1 动态动态LED显示器接口技术显示器接口技术 微处理器定时地对显示器件所显示的内容进行扫描。微处理器定时地对显示器件所显示的内容进行扫描。微处理器定时地对显示器件所显示的内容进行扫描。微处理器定时地对显示器件所显示的内容进行扫描。图图3-6 6位动位动态显示态显示电路电路 本讲稿第十五页，共五十五页3.2 LED显示器及其接口技术 到底哪一位数码管显示，取决到底哪一位数码管显示，取决到底哪一位数码管显示，取决到底哪一位数码管显示，取决于于于于位选码位选码位选码位选码。只有
11、位选信号从。只有位选信号从。只有位选信号从。只有位选信号从PBPB端口输出，经驱动器后变端口输出，经驱动器后变端口输出，经驱动器后变端口输出，经驱动器后变为低电平时，对应的位才会发为低电平时，对应的位才会发为低电平时，对应的位才会发为低电平时，对应的位才会发光显示。光显示。光显示。光显示。显示什么字符由显示什么字符由显示什么字符由显示什么字符由PAPA端口输出端口输出端口输出端口输出的的的的显示代码显示代码显示代码显示代码决定决定决定决定.显示子程序的流程图如图显示子程序的流程图如图显示子程序的流程图如图显示子程序的流程图如图3-73-7所示。所示。所示。所示。图图3-7 动态扫描显示子程序流
12、程图动态扫描显示子程序流程图 本讲稿第十六页，共五十五页3.2 LED显示器及其接口技术 3.2.2 静态静态LED显示器接口技术显示器接口技术静态显示是当显示器件显示某个字符时，相应的显静态显示是当显示器件显示某个字符时，相应的显静态显示是当显示器件显示某个字符时，相应的显静态显示是当显示器件显示某个字符时，相应的显示段（发光二极管）恒定地导通或截止，直到显示示段（发光二极管）恒定地导通或截止，直到显示示段（发光二极管）恒定地导通或截止，直到显示示段（发光二极管）恒定地导通或截止，直到显示另一个字符为止。另一个字符为止。另一个字符为止。另一个字符为止。占用机时少，而且显示稳定可靠。其缺点是使
13、占用机时少，而且显示稳定可靠。其缺点是使用元器件相对较多，且线路比较复杂，相对而言用元器件相对较多，且线路比较复杂，相对而言成本较高。成本较高。图图3-8所示为所示为6位静态显示电路原理图。位静态显示电路原理图。本讲稿第十七页，共五十五页3.2 LED显示器及其接口技术 图图3-8 6位静态显示电路原理图位静态显示电路原理图 本讲稿第十八页，共五十五页3.3 LCD显示器接口技术 3.3.1 LCD显示器的显示原理显示器的显示原理在许多的在许多的在许多的在许多的LCDLCD显示装置上，都有背光光源。显示装置上，都有背光光源。显示装置上，都有背光光源。显示装置上，都有背光光源。LCDLCD显示显
14、示显示显示器的基本结构如图器的基本结构如图器的基本结构如图器的基本结构如图3-93-9所示。所示。所示。所示。图图3-9 LCD显示器基本结构显示器基本结构 本讲稿第十九页，共五十五页3.3 LCD显示器接口技术 3.3.2 LCD器件的驱动方式器件的驱动方式 LCDLCD显示器的驱动方式一般分两种：静态驱动方式和显示器的驱动方式一般分两种：静态驱动方式和显示器的驱动方式一般分两种：静态驱动方式和显示器的驱动方式一般分两种：静态驱动方式和时分隔驱动方式。时分隔驱动方式。时分隔驱动方式。时分隔驱动方式。1静态驱动方式静态驱动方式 当某字段上两个电极的电压相位相同时，两极间的相当某字段上两个电极的
15、电压相位相同时，两极间的相当某字段上两个电极的电压相位相同时，两极间的相当某字段上两个电极的电压相位相同时，两极间的相对电压为对电压为对电压为对电压为0 0，该字段不显示。当字段上两个电极的电压，该字段不显示。当字段上两个电极的电压，该字段不显示。当字段上两个电极的电压，该字段不显示。当字段上两个电极的电压相位相反时，两个电极的相对电压为两倍幅值电压，相位相反时，两个电极的相对电压为两倍幅值电压，相位相反时，两个电极的相对电压为两倍幅值电压，相位相反时，两个电极的相对电压为两倍幅值电压，字段呈黑色显示。字段呈黑色显示。字段呈黑色显示。字段呈黑色显示。本讲稿第二十页，共五十五页3.3 LCD显示
16、器接口技术 图3-10 一位LCD数码显示电路图及驱动波形图 本讲稿第二十一页，共五十五页3.3 LCD显示器接口技术 对于对于LED，只要在其两端加上恒定的电压，便可控制，只要在其两端加上恒定的电压，便可控制其亮、暗状态。而其亮、暗状态。而LCD必须采用交流驱动方式，以避必须采用交流驱动方式，以避免液晶材料在直流电压长时间的作用下产生电解，影免液晶材料在直流电压长时间的作用下产生电解，影响其使用寿命。响其使用寿命。本讲稿第二十二页，共五十五页3.3 LCD显示器接口技术 2时分隔驱动方式时分隔驱动方式 当显示字符较多时，驱动电路将会变得非常复杂。在这种情况下，当显示字符较多时，驱动电路将会变
17、得非常复杂。在这种情况下，当显示字符较多时，驱动电路将会变得非常复杂。在这种情况下，当显示字符较多时，驱动电路将会变得非常复杂。在这种情况下，一般采用时分隔驱动方式。一般采用时分隔驱动方式。一般采用时分隔驱动方式。一般采用时分隔驱动方式。图图3-11 在时分隔驱动方式下的电极引线方式图在时分隔驱动方式下的电极引线方式图 本讲稿第二十三页，共五十五页3.3 LCD显示器接口技术 从图中的驱动波从图中的驱动波形可以看出：形可以看出：a a，e e段上所加的驱动段上所加的驱动波形是峰值为波形是峰值为U UO O的选择状态，而的选择状态，而g g段段上所加的驱动波形是上所加的驱动波形是峰值为峰值为1/
18、31/3U UO O的非选的非选择状态。择状态。图3-12 工作电压波形图 本讲稿第二十四页，共五十五页3.3 LCD显示器接口技术 3.3.3 点阵式点阵式LCD显示器的接口显示器的接口 当数码位段式显示器的位段缩变为一个点，许多的点当数码位段式显示器的位段缩变为一个点，许多的点当数码位段式显示器的位段缩变为一个点，许多的点当数码位段式显示器的位段缩变为一个点，许多的点按一定的规则均匀地排列在一起时，便构成了点阵式按一定的规则均匀地排列在一起时，便构成了点阵式按一定的规则均匀地排列在一起时，便构成了点阵式按一定的规则均匀地排列在一起时，便构成了点阵式LCDLCD显示器。显示器。显示器。显示器
19、。图3-13 采用MCS51系列单片机8051的接口原理图 本讲稿第二十五页，共五十五页3.4 开关量输出接口技术 在计算机控制系统中，不仅要将测量结果输出显示，在计算机控制系统中，不仅要将测量结果输出显示，还需要输出控制信息，以控制现场设备的动作。还需要输出控制信息，以控制现场设备的动作。计算机控制系统输出的开关量大都输出功率较小，不能直计算机控制系统输出的开关量大都输出功率较小，不能直计算机控制系统输出的开关量大都输出功率较小，不能直计算机控制系统输出的开关量大都输出功率较小，不能直接用来驱动这些外部设备启动或停止。需要对这一类开关接用来驱动这些外部设备启动或停止。需要对这一类开关接用来驱
20、动这些外部设备启动或停止。需要对这一类开关接用来驱动这些外部设备启动或停止。需要对这一类开关量的输出采取一些必要的措施。量的输出采取一些必要的措施。量的输出采取一些必要的措施。量的输出采取一些必要的措施。本讲稿第二十六页，共五十五页3.4 开关量输出接口技术 3.4.1 输出接口光电隔离技术输出接口光电隔离技术为了保证输入端与输出端在电气上是隔离的，两端的为了保证输入端与输出端在电气上是隔离的，两端的为了保证输入端与输出端在电气上是隔离的，两端的为了保证输入端与输出端在电气上是隔离的，两端的电源也必须是独立的。电源也必须是独立的。电源也必须是独立的。电源也必须是独立的。图3-14 带光电隔离的
21、输出接口 本讲稿第二十七页，共五十五页3.4 开关量输出接口技术 3.4.2 继电器输出接口继电器输出接口 1触点式继电器的控制触点式继电器的控制当线圈通电时，使开关触点闭合（或断开）；当线当线圈通电时，使开关触点闭合（或断开）；当线当线圈通电时，使开关触点闭合（或断开）；当线当线圈通电时，使开关触点闭合（或断开）；当线圈不通电时，则开关触点断开（或闭合）。圈不通电时，则开关触点断开（或闭合）。圈不通电时，则开关触点断开（或闭合）。圈不通电时，则开关触点断开（或闭合）。图3-15 继电器接口电路 本讲稿第二十八页，共五十五页3.4 开关量输出接口技术 实际选用继电器时应考虑下列因素：实际选用继
22、电器时应考虑下列因素：继电器额定工作电压（或电流）；继电器额定工作电压（或电流）；继电器额定工作电压（或电流）；继电器额定工作电压（或电流）；触点负荷；触点负荷；触点负荷；触点负荷；触点的数量或种类（动断或动通）；触点的数量或种类（动断或动通）；触点的数量或种类（动断或动通）；触点的数量或种类（动断或动通）；继电器的体积、封装形式、工作环境、触点吸合或继电器的体积、封装形式、工作环境、触点吸合或继电器的体积、封装形式、工作环境、触点吸合或继电器的体积、封装形式、工作环境、触点吸合或释放时间等。释放时间等。释放时间等。释放时间等。2固态继电器的输出接口固态继电器的输出接口 固态继电器（固态继电器
23、（固态继电器（固态继电器（Solid State RelaySolid State Relay，SSRSSR），它是用），它是用），它是用），它是用晶体管或可控硅代替常规继电器的触点开关，再把光晶体管或可控硅代替常规继电器的触点开关，再把光晶体管或可控硅代替常规继电器的触点开关，再把光晶体管或可控硅代替常规继电器的触点开关，再把光电隔离器作为前级构成一个整体。电隔离器作为前级构成一个整体。电隔离器作为前级构成一个整体。电隔离器作为前级构成一个整体。本讲稿第二十九页，共五十五页3.4 开关量输出接口技术 固态继电器有体积小、重量轻、无机械噪声、无抖动固态继电器有体积小、重量轻、无机械噪声、无抖动
24、固态继电器有体积小、重量轻、无机械噪声、无抖动固态继电器有体积小、重量轻、无机械噪声、无抖动和回跳、开关速度快、工作可靠等优点。和回跳、开关速度快、工作可靠等优点。和回跳、开关速度快、工作可靠等优点。和回跳、开关速度快、工作可靠等优点。图3-16 直流型SSR的电路原理图 本讲稿第三十页，共五十五页3.4 开关量输出接口技术 步进电机的步进电机的A A、B B、C C三相，每相由一个直流型三相，每相由一个直流型SSRSSR控制，可分控制，可分别由别由82558255的端口的端口PA0PA0PA2PA2来控制。来控制。图3-17 三相步进电机控制电路原理图 本讲稿第三十一页，共五十五页3.4 开
25、关量输出接口技术 3.4.3 大功率输出接口大功率输出接口 场效应管输入阻抗高，关断漏电流小，场效应管输入阻抗高，关断漏电流小，场效应管输入阻抗高，关断漏电流小，场效应管输入阻抗高，关断漏电流小，响应速度快，体积较小，价格便宜。响应速度快，体积较小，价格便宜。响应速度快，体积较小，价格便宜。响应速度快，体积较小，价格便宜。图图3-18 大功率场效应管的表示符号大功率场效应管的表示符号 本讲稿第三十二页，共五十五页3.4 开关量输出接口技术 图图3-19 采采用大功率场用大功率场效应管的步效应管的步进电机控制进电机控制电路原理图电路原理图 本讲稿第三十三页，共五十五页3.4 开关量输出接口技术
26、可控硅（可控硅（Silicon Controlled Rectifier，SCR）也常作为大功率输出中的开关元件使用，它具有也常作为大功率输出中的开关元件使用，它具有体积小、效率高、寿命长等优点。体积小、效率高、寿命长等优点。图3-20 两种形式可控硅的图形符号 本讲稿第三十四页，共五十五页3.5 电动机控制接口技术3.5.1 3.5.1 小功率直流电动机调速原理及控制接口小功率直流电动机调速原理及控制接口小功率直流电动机调速原理及控制接口小功率直流电动机调速原理及控制接口 1小功率直流电动机的调速原理小功率直流电动机的调速原理 小功率直流电动机的调速可以通过改变电枢电压小功率直流电动机的调速
27、可以通过改变电枢电压小功率直流电动机的调速可以通过改变电枢电压小功率直流电动机的调速可以通过改变电枢电压U Ua来实现。在对直流电动机电枢的控制和驱动中，来实现。在对直流电动机电枢的控制和驱动中，来实现。在对直流电动机电枢的控制和驱动中，来实现。在对直流电动机电枢的控制和驱动中，有线性驱动方式和开关驱动方式两种。有线性驱动方式和开关驱动方式两种。有线性驱动方式和开关驱动方式两种。有线性驱动方式和开关驱动方式两种。对于励磁式直流电动机，对于励磁式直流电动机，对于励磁式直流电动机，对于励磁式直流电动机，U Ua a为电枢两端的电压，为电枢两端的电压，为电枢两端的电压，为电枢两端的电压，为励磁磁通，
28、为励磁磁通，为励磁磁通，为励磁磁通，Ce e为电动机综合参数，其转速为电动机综合参数，其转速为电动机综合参数，其转速为电动机综合参数，其转速n n可以可以近似地表示为：近似地表示为：本讲稿第三十五页，共五十五页3.5 电动机控制接口技术2脉宽调制脉宽调制PWM调速方法调速方法 改变改变改变改变PA0PA0控制端输出信号的占空比就可以改变电动机控制端输出信号的占空比就可以改变电动机控制端输出信号的占空比就可以改变电动机控制端输出信号的占空比就可以改变电动机的转速，这就是的转速，这就是的转速，这就是的转速，这就是PWMPWM调速原理。调速原理。调速原理。调速原理。图图3-21 利用固态继电器对直流
29、电动机进行利用固态继电器对直流电动机进行PWM调速控制原理图调速控制原理图 本讲稿第三十六页，共五十五页3.5 电动机控制接口技术改变占空比的方法改变占空比的方法改变占空比的方法改变占空比的方法有以下有以下有以下有以下3 3种：种：种：种：定宽调频法定宽调频法定宽调频法定宽调频法 调频调宽法调频调宽法调频调宽法调频调宽法 定频调宽法定频调宽法定频调宽法定频调宽法 图图3-22 输入电压信号与电动机输入电压信号与电动机电枢电流、转速的对应关系电枢电流、转速的对应关系 本讲稿第三十七页，共五十五页3.5 电动机控制接口技术3 3脉宽调速脉宽调速脉宽调速脉宽调速PWMPWM系统的设计系统的设计系统的
30、设计系统的设计 当开关当开关当开关当开关S1S1、S4S4闭合时，电动机全速正转；闭合时，电动机全速正转；闭合时，电动机全速正转；闭合时，电动机全速正转；当开关当开关当开关当开关S2S2、S3S3闭合时，电动机全速反转；闭合时，电动机全速反转；闭合时，电动机全速反转；闭合时，电动机全速反转；当当当当S2S2、S4S4（或者（或者（或者（或者S1S1、S3S3）闭合时，电动机绕组被短路，电动）闭合时，电动机绕组被短路，电动）闭合时，电动机绕组被短路，电动）闭合时，电动机绕组被短路，电动机处于刹车状态；机处于刹车状态；机处于刹车状态；机处于刹车状态；如果如果如果如果4 4个开关全部断开，电动机将自
31、由滑行。个开关全部断开，电动机将自由滑行。个开关全部断开，电动机将自由滑行。个开关全部断开，电动机将自由滑行。图图3-23 可逆可逆PWM调速系统原理图调速系统原理图 本讲稿第三十八页，共五十五页3.5 电动机控制接口技术图图3-24 双向电动双向电动机控制接机控制接口电路图口电路图 本讲稿第三十九页，共五十五页3.5 电动机控制接口技术3.5.2 步进电机工作原理及控制接口步进电机工作原理及控制接口步进电机是纯粹的数字控制电动机，它将电脉冲步进电机是纯粹的数字控制电动机，它将电脉冲信号转换成角位移。信号转换成角位移。步进电机具有快速启停、精确步进及直接接收数步进电机具有快速启停、精确步进及直
32、接接收数字信号控制的特点，因此，它在需要精确定位控字信号控制的特点，因此，它在需要精确定位控制的场合中得到了广泛的应用。制的场合中得到了广泛的应用。1步进电机的工作原理步进电机的工作原理 本讲稿第四十页，共五十五页3.5 电动机控制接口技术图图3-25 步进电机的结构原理图步进电机的结构原理图 360/40=9120/9=13.330.33*9=3本讲稿第四十一页，共五十五页3.5 电动机控制接口技术2步进电机的控制方法步进电机的控制方法 图图3-26 计算机控制步进电机典型原理框图计算机控制步进电机典型原理框图 本讲稿第四十二页，共五十五页3.5 电动机控制接口技术下面以三相步进电机为例介绍
33、其工作方式。下面以三相步进电机为例介绍其工作方式。1 1）单三拍工作方式）单三拍工作方式）单三拍工作方式）单三拍工作方式 为了使步进电机正向旋转，对于图为了使步进电机正向旋转，对于图为了使步进电机正向旋转，对于图为了使步进电机正向旋转，对于图3-273-27来说，就是顺来说，就是顺来说，就是顺来说，就是顺时针步进，各相磁极的通电顺序如下：时针步进，各相磁极的通电顺序如下：时针步进，各相磁极的通电顺序如下：时针步进，各相磁极的通电顺序如下：每换相一次，转子转过一个步距角每换相一次，转子转过一个步距角每换相一次，转子转过一个步距角每换相一次，转子转过一个步距角3 3 换相换相换相换相3 3次时磁场
34、次时磁场次时磁场次时磁场旋转一周，转子转过一个齿距角旋转一周，转子转过一个齿距角旋转一周，转子转过一个齿距角旋转一周，转子转过一个齿距角9 9 本讲稿第四十三页，共五十五页3.5 电动机控制接口技术图图3-27 错齿情况错齿情况 本讲稿第四十四页，共五十五页3.5 电动机控制接口技术按顺时针步进方式工作时，各相磁极齿与转子之间的差按顺时针步进方式工作时，各相磁极齿与转子之间的差按顺时针步进方式工作时，各相磁极齿与转子之间的差按顺时针步进方式工作时，各相磁极齿与转子之间的差角参见表。角参见表。角参见表。角参见表。A A相差角相差角相差角相差角B B相差角相差角相差角相差角C C相差角相差角相差角
35、相差角A A相通相通相通相通电电电电003366B B相通相通相通相通电电电电660033C C相通相通相通相通电电电电336600单三拍时的各相差角单三拍时的各相差角 本讲稿第四十五页，共五十五页3.5 电动机控制接口技术单三拍工作时各相的脉冲电压、电流波形单三拍工作时各相的脉冲电压、电流波形 本讲稿第四十六页，共五十五页3.5 电动机控制接口技术2 2）双三拍工作方式）双三拍工作方式）双三拍工作方式）双三拍工作方式 每次都是两相通电，控制电流切换每次都是两相通电，控制电流切换每次都是两相通电，控制电流切换每次都是两相通电，控制电流切换3 3次，磁场旋转一周，转次，磁场旋转一周，转次，磁场旋
36、转一周，转次，磁场旋转一周，转子移动一个齿距位置，则称为双三拍工作方式。采用双三拍子移动一个齿距位置，则称为双三拍工作方式。采用双三拍子移动一个齿距位置，则称为双三拍工作方式。采用双三拍子移动一个齿距位置，则称为双三拍工作方式。采用双三拍工作方式时，各相磁极的通电顺序和转换情况如下：工作方式时，各相磁极的通电顺序和转换情况如下：工作方式时，各相磁极的通电顺序和转换情况如下：工作方式时，各相磁极的通电顺序和转换情况如下：双三拍工作方式中，要求电源所提供的功率比较大。双三拍工作方式中，要求电源所提供的功率比较大。双三拍工作方式中，要求电源所提供的功率比较大。双三拍工作方式中，要求电源所提供的功率比
37、较大。双三拍工作方式的特点是不容易失步。双三拍工作方式的特点是不容易失步。双三拍工作方式的特点是不容易失步。双三拍工作方式的特点是不容易失步。本讲稿第四十七页，共五十五页3.5 电动机控制接口技术图图3-29 双三拍工作时各相的脉冲电压、电流波形双三拍工作时各相的脉冲电压、电流波形 本讲稿第四十八页，共五十五页3.5 电动机控制接口技术3 3）六拍工作方式）六拍工作方式）六拍工作方式）六拍工作方式 六拍工作方式就是把单三拍和双三拍结合起来的一种工作方式。六拍工作方式就是把单三拍和双三拍结合起来的一种工作方式。六拍工作方式就是把单三拍和双三拍结合起来的一种工作方式。六拍工作方式就是把单三拍和双三
38、拍结合起来的一种工作方式。六拍工作方式比单三拍或双三拍的步进精度高出一倍。六拍工作方式比单三拍或双三拍的步进精度高出一倍。六拍工作方式比单三拍或双三拍的步进精度高出一倍。六拍工作方式比单三拍或双三拍的步进精度高出一倍。采用六拍工作方式时，各相磁极的通电顺序和转换情况如下：采用六拍工作方式时，各相磁极的通电顺序和转换情况如下：采用六拍工作方式时，各相磁极的通电顺序和转换情况如下：采用六拍工作方式时，各相磁极的通电顺序和转换情况如下：本讲稿第四十九页，共五十五页3.5 电动机控制接口技术图图3-30 六拍工作方式时各相的脉冲电压、电流波形六拍工作方式时各相的脉冲电压、电流波形 本讲稿第五十页，共五
39、十五页3.5 电动机控制接口技术工作方式工作方式工作方式工作方式单单单单三拍三拍三拍三拍双三拍双三拍双三拍双三拍六六六六 拍拍拍拍步步步步进进进进周期周期周期周期T TWWT TWWT TWW每相通每相通每相通每相通电时电时电时电时间间间间T TWW2 2T TWW3 3T TWW进齿进齿进齿进齿周期周期周期周期3 3T TWW3 3T TWW6 6T TWW相相相相电电电电流流流流小小小小较较较较大大大大最大最大最大最大高高高高频频频频性能性能性能性能差差差差一般一般一般一般好好好好转转转转矩矩矩矩差差差差一般一般一般一般优优优优电电电电磁阻尼磁阻尼磁阻尼磁阻尼差差差差较较较较好好好好较较较
40、较好好好好振振振振荡荡荡荡多多多多少少少少极少极少极少极少功耗功耗功耗功耗少少少少大大大大中中中中表表3-4 步时电动机步时电动机3种工作方式的比较种工作方式的比较 本讲稿第五十一页，共五十五页3.5 电动机控制接口技术3步进电机控制接口及程序设计步进电机控制接口及程序设计 图图3-31 计算机控制三相步进电机的接口原理图计算机控制三相步进电机的接口原理图 本讲稿第五十二页，共五十五页3.5 电动机控制接口技术图图3-32 带光电隔离器的步进电机控制接口原理图带光电隔离器的步进电机控制接口原理图 本讲稿第五十三页，共五十五页3.5 电动机控制接口技术4步进电机的转速控制步进电机的转速控制步进电
41、机的转速控制方法就是改变每一拍的持续步进电机的转速控制方法就是改变每一拍的持续时间。时间。启动时，一次将速度升到给定速度，步进电机就启动时，一次将速度升到给定速度，步进电机就会发生失步现象，到达终点时突然停下，步进电会发生失步现象，到达终点时突然停下，步进电机会发生过冲现象，如果非常缓慢地启动、停止，机会发生过冲现象，如果非常缓慢地启动、停止，会影响执行机构的工作效率。要保证在不失步和会影响执行机构的工作效率。要保证在不失步和过冲的前提下，用最快的速度移动到指定的位置。过冲的前提下，用最快的速度移动到指定的位置。本讲稿第五十四页，共五十五页3.5 电动机控制接口技术 加、减速曲线最简单的是匀加
42、速、匀减速曲线，因此加、减速曲线最简单的是匀加速、匀减速曲线，因此加、减速曲线最简单的是匀加速、匀减速曲线，因此加、减速曲线最简单的是匀加速、匀减速曲线，因此容易编程实现。容易编程实现。容易编程实现。容易编程实现。如果按直线加速，可能因转矩不足而产生失步现象。如果按直线加速，可能因转矩不足而产生失步现象。如果按直线加速，可能因转矩不足而产生失步现象。如果按直线加速，可能因转矩不足而产生失步现象。所以采用指数加、减速曲线（或分段指数曲线所以采用指数加、减速曲线（或分段指数曲线所以采用指数加、减速曲线（或分段指数曲线所以采用指数加、减速曲线（或分段指数曲线S S形）方形）方形）方形）方式进行加、减速是最好的选择。式进行加、减速是最好的选择。式进行加、减速是最好的选择。式进行加、减速是最好的选择。图图3-33 步进电机加、减速曲线模型步进电机加、减速曲线模型 本讲稿第五十五页，共五十五页