步进电机模块说明书.doc

步进电机驱动模块说明书一、步进电机工作原理：步进电机是工业过程控制及仪表中常用的控制元件之一，例如在机械装置中可以用丝杆把角度变为直线位移，也可以用步进电机带动螺旋电位器，调节电压或电源，从而实现对执行机械的控制。步进电机可以直接用数字信号驱动，使用非常方便。步进电机还具有快速启停、精确步进和定位等特点，因而在数控机床、绘图仪、打印机以及光学仪器中得到广泛的应用。步进电机是工业控制及仪表中常用的控制元件之一，例如在机械装置中可以精确控制机械装置的旋转角度、移动距离等。步进电机可以直接用数字信号来驱动，使用非常方便。另外步进电机还具有快速起停、精确步进和定位的特点。步进电机实际上是一个数据/角度转换器，三相步进电机的结构原理如下图18-1所示：图18-1 三相步进电机的结构示意图从图中可以看出，电机的定子有六个等分的磁极，A、A、B、B、C、C，相邻的两个磁极之间夹角为60，相对的两个磁极组成一组（AA，BB，CC），当某一绕组有电流通过时，该绕组相应的两个磁极形成N极和S极，每个磁极上各有五个均分布的矩形小齿，电机的转子上有40个矩形小齿均匀地分布在圆周上，相邻两个齿之间夹角为9。当某一相绕组通电时，对应的磁极就产生磁场，并与转子转动一定的角度，使转子和定子的齿相互对齐。由此可见，错齿是促使步进电机旋转的原因。例如在三相三拍控制方式中，若A相通电，B、C相都不通电，在磁场作用下使转子齿和A相的定子齿对齐，我们以此作为初始状态。设与A相磁极中心线对齐的转子的齿为0号齿，由于B相磁极与A相磁极相差120不是9的整数倍(1209=13 2/3) ，所以此时转子齿没有与B相定子的齿对应，只是第13号小齿靠近B相磁极的中心线，与中心线相差3，如果此时突然变为B相通电，A、C相不通电，则B相磁极迫使13号转子齿与之对齐，转子就转动3，这样使电机转子一步。如果按照AABBBCCCAA次序通电则为正转。通常用三相六拍环形脉冲分配器产生步进脉冲。运转速度的控制。若改变ABC三相绕组高低电平的宽度，就会导致通电和断电的变化速率变化，使电机转速改变，所以调节脉冲的周期就可以控制步进电机的运转速度。旋转的角度控制。因为输入一个CP脉冲使步进电机三相绕组状态变化一次，并相应地旋转一个角度，所以步进电机旋转的角度由输入的CP脉冲数确定。步进电机模块所使用步进电机为4相步进电机，最小旋转角度为7.5度，其正向转动控制时序如下所示，每一个脉冲控制其转过7.5度。反向转动控制时序如下：二、电路原理图： 在图中，ASTEP、BSTEP、CSTEP、DSTEP为外部给步进电机A、B、C、D四个相位的输入信号，改变这四个输入信号的时序就可以让步进电机旋转起来。J6是与步进电机的接口，采用的是一个6线的接口，其中两个为四个绕组的公共电源，其它四个为四个相位的连接点。其步进电机的一般资料如下：PM35L-048/35BY48H06B步进电机外型图35BY48H06B步进电机接线图 PM35L-04步进电机接线图三、模块接口定义： 用户的控制模块通过步进电机右边的40芯插座与步进电机的控制信号连接。在步进电机模块的右边的I/O插座上标明了1号引脚和40号引脚，1号引脚的右边这2号引脚，下面为3号引脚，依次推至40号引脚。其信号定义如下表：排线座引脚号符号状态功能说明1VCC-逻辑电源+5V2VCC-逻辑电源+5V3GND-逻辑地4GND-逻辑地5A输入A相控制信号6B输入B相控制信号7C输入C相控制信号8D输入D相控制信号9-40NC-未接任何信号四、安装说明：与SOPC-NIOSII FPGA开发板的连接安装：在SOPC-NISOII FPGA开发板的右上方有一个40芯的扩展插针，将步进电机与外部模块连接的40芯的插座与之相连接即可。连接时，将步进电机模块的40芯的插座的1号引脚与开发板的扩展插针的1号引脚对应，其它引脚也均对应插入，将其二者按紧，保证二者的连接。步进电机模块的控制信号与SOPC-NIOSII FPGA开发板（EP1C12、EP2C35核心板）中的FPGA的IO连接如下表所示：信号名称EP1C12 IO接脚EP2C35 IO接脚信号说明FPGA开发板640*480TFT液晶显示模块AD17F12BD10H17CC17A16DC10E1