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步(bu)进马达驱(qu)动(dong)器(qi)-步(bu)进电机(ji)步(bu)进驱(qu)动(dong)器(qi)工作原理详解(jie)

信(xin)息(xi)来源:本(ben)站 日期:2018-01-04 

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步进电机(ji)(ji)是将电脉冲(chong)信(xin)号转变(bian)为角(jiao)位(wei)(wei)移或线位(wei)(wei)移的(de)开环控制元件。在非(fei)超载的(de)状(zhuang)况下,电机(ji)(ji)的(de)转速、中止的(de)位(wei)(wei)置只(zhi)取(qu)决于(yu)脉冲(chong)信(xin)号的(de)频(pin)率(lv)和脉冲(chong)数,而不受(shou)负载变(bian)化(hua)的(de)影响,即给(ji)电机(ji)(ji)加(jia)一个脉冲(chong)信(xin)号,电机(ji)(ji)则转过一个步f距角(jiao)。这一线性(xing)(xing)(xing)关系的(de)存在,加(jia)上(shang)步进电机(ji)(ji)只(zhi)要周期性(xing)(xing)(xing)的(de)误(wu)差(cha)而无累积误(wu)差(cha)等(deng)特性(xing)(xing)(xing)。使(shi)得在速度(du)、位(wei)(wei)置等(deng)控制范(fan)畴用步进电机(ji)(ji)来控制变(bian)的(de)十分的(de)简单。


固(gu)然步(bu)进(jin)电(dian)(dian)机已(yi)被(bei)普遍地应(ying)用,但步(bu)进(jin)电(dian)(dian)机并(bing)不(bu)能(neng)象普通的直流(liu)(liu)电(dian)(dian)机,交流(liu)(liu)电(dian)(dian)机在常规下运用。它必需由双环(huan)形脉冲信号、功(gong)率驱动电(dian)(dian)路等组成控(kong)制系统方可运用。因而用好步(bu)进(jin)电(dian)(dian)机却非(fei)易事(shi),它触及(ji)到机械、电(dian)(dian)机、电(dian)(dian)子及(ji)计算机等许多专(zhuan)业学问。

目前,消费步进电机的厂家确实不少,但(dan)具有专业技术人(ren)员,可以自行(xing)开发,研制的厂家却十分少,大(da)局部(bu)的厂家只一(yi)、二十人(ren),连最根(gen)本的设(she)备(bei)都(dou)没有。仅仅处于一(yi)种自觉的仿制阶段。这就给用(yong)户(hu)在产品选型(xing)、运用(yong)中(zhong)形成许多费事。 


步进(jin)电机是将(jiang)电脉(mai)冲信号转变(bian)为角位(wei)移或线(xian)位(wei)移的一种开环线(xian)性(xing)执行元件(jian),具有(you)无累积误差、本钱低、控制简单特性(xing)。产品从(cong)(cong)相(xiang)数上分有(you)二、三(san)、四(si)、五相(xiang),从(cong)(cong)步距(ju)角上分有(you)0.9°/1.8°、0.36°/0.72°,从(cong)(cong)规格上分有(you)口42~φ130,从(cong)(cong)静力矩上分有(you)0.1N?M~40N?M。


运用、控制(zhi)步进电(dian)机必(bi)需由环形脉(mai)冲,功率(lv)放大等(deng)组成的控制(zhi)系统(tong)。驱动控制(zhi)系统(tong)组成方框图(tu)如下:

步进马达驱动器

1、脉冲信号的产生

脉(mai)冲信号(hao)普通(tong)由单片(pian)机或CPU产生,普通(tong)脉(mai)冲信号(hao)的占(zhan)空(kong)比为0.3-0.4左(zuo)右(you),电机转速越高,占(zhan)空(kong)比则越大(da)。


2、信号分配

我厂消(xiao)费步进(jin)马达驱动适配(pei)组件:是一家专(zhuan)业从事中(zhong)、大、功(gong)率场效应管(MOSFET)、快恢复二(er)极管、三端稳压管开发设计、集研(yan)发生(sheng)产等。


3、功率放大(da)

功率放大是驱(qu)动(dong)(dong)(dong)系统最为(wei)重要(yao)的(de)(de)(de)(de)局部。步进电(dian)(dian)(dian)机(ji)在一定转(zhuan)速下(xia)的(de)(de)(de)(de)转(zhuan)矩取决于它(ta)的(de)(de)(de)(de)动(dong)(dong)(dong)态(tai)(tai)均(jun)(jun)匀(yun)电(dian)(dian)(dian)流而(er)非静(jing)态(tai)(tai)电(dian)(dian)(dian)流(而(er)样(yang)本上的(de)(de)(de)(de)电(dian)(dian)(dian)流均(jun)(jun)为(wei)静(jing)态(tai)(tai)电(dian)(dian)(dian)流)。均(jun)(jun)匀(yun)电(dian)(dian)(dian)流越大电(dian)(dian)(dian)机(ji)力矩越大,要(yao)到达均(jun)(jun)匀(yun)电(dian)(dian)(dian)流大这就需求驱(qu)动(dong)(dong)(dong)系统尽量(liang)克制电(dian)(dian)(dian)机(ji)的(de)(de)(de)(de)反电(dian)(dian)(dian)势。因此不同的(de)(de)(de)(de)场所(suo)采取不同的(de)(de)(de)(de)的(de)(de)(de)(de)驱(qu)动(dong)(dong)(dong)方(fang)式(shi)(shi),到目前为(wei)止,驱(qu)动(dong)(dong)(dong)方(fang)式(shi)(shi)普通(tong)有以下(xia)几种(zhong):恒压(ya)、恒压(ya)串电(dian)(dian)(dian)阻(zu)、上下(xia)压(ya)驱(qu)动(dong)(dong)(dong)、恒流、细(xi)分(fen)数等。为(wei)尽量(liang)进步电(dian)(dian)(dian)机(ji)的(de)(de)(de)(de)动(dong)(dong)(dong)态(tai)(tai)性能(neng),将信(xin)号分(fen)配、功率放大组成步进电(dian)(dian)(dian)机(ji)的(de)(de)(de)(de)驱(qu)动(dong)(dong)(dong)电(dian)(dian)(dian)源。


SH系列二(er)相恒(heng)流斩波驱(qu)动(dong)电(dian)(dian)源与单片机及电(dian)(dian)机接(jie)线图如(ru)下:

步进马达驱动器

阐明:

CP      ;     接CPU脉冲信号(hao)(负信号(hao),低电平(ping)有效(xiao))

OPTO      接CPU+5VFREE 脱机,与CPU地线相接,驱动电源不工作

DIR          方(fang)向(xiang)控制(zhi),与CPU地线相接(jie),电机(ji)反转(zhuan)

VCC         直流电(dian)源正(zheng)端

GND        直流电(dian)源负端 


A

接电(dian)机引出线红(hong)线

接电机引(yin)出线(xian)(xian)绿线(xian)(xian) 


B   

接电机引出(chu)线黄线

接电(dian)机引出线


步(bu)(bu)(bu)进(jin)电机的(de)(de)应用:步(bu)(bu)(bu)进(jin)电机的(de)(de)选择。步(bu)(bu)(bu)进(jin)电机有(you)步(bu)(bu)(bu)距角(触及到相(xiang)数(shu))、静转(zhuan)矩、及电流三大要素组成。一旦三大要素肯定,步(bu)(bu)(bu)进(jin)电机的(de)(de)型号便肯定下来(lai)了(le)。

1、步(bu)距(ju)角(jiao)的(de)(de)(de)选择:电(dian)机(ji)(ji)的(de)(de)(de)步(bu)距(ju)角(jiao)取(qu)决于(yu)负载精度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)请求,将(jiang)负载的(de)(de)(de)最小分辨率(当量)换算(suan)到(dao)电(dian)机(ji)(ji)轴上(shang),每(mei)个(ge)当量电(dian)机(ji)(ji)应走(zou)几角(jiao)度(du)(du)(du)(du)(du)(包括减速)。电(dian)机(ji)(ji)的(de)(de)(de)步(bu)距(ju)角(jiao)应等于(yu)或(huo)小于(yu)此角(jiao)度(du)(du)(du)(du)(du)。目前(qian)市场上(shang)步(bu)进电(dian)机(ji)(ji)的(de)(de)(de)步(bu)距(ju)角(jiao)普通有0.36度(du)(du)(du)(du)(du)/0.72度(du)(du)(du)(du)(du)(五(wu)相电(dian)机(ji)(ji))、0.9度(du)(du)(du)(du)(du)/1.8度(du)(du)(du)(du)(du)(二(er)、四相电(dian)机(ji)(ji))、1.5度(du)(du)(du)(du)(du)/3度(du)(du)(du)(du)(du) (三相电(dian)机(ji)(ji))等。


2、静(jing)力矩的(de)选择:步(bu)进(jin)电(dian)机的(de)动态力矩一(yi)(yi)下(xia)子很难肯(ken)(ken)定,我们(men)常常先肯(ken)(ken)定电(dian)机的(de)静(jing)力矩。静(jing)力矩选择的(de)根据是电(dian)机工(gong)作的(de)负(fu)(fu)(fu)载,而(er)负(fu)(fu)(fu)载可(ke)分为(wei)惯(guan)性(xing)负(fu)(fu)(fu)载和(he)摩(mo)擦负(fu)(fu)(fu)载二(er)(er)种。单一(yi)(yi)的(de)惯(guan)性(xing)负(fu)(fu)(fu)载和(he)单一(yi)(yi)的(de)摩(mo)擦负(fu)(fu)(fu)载是不存在的(de)。直接起动时(shi)(shi)(shi)(普(pu)通由低速)时(shi)(shi)(shi)二(er)(er)种负(fu)(fu)(fu)载均(jun)要思(si)索,加速起动时(shi)(shi)(shi)主(zhu)要思(si)索惯(guan)性(xing)负(fu)(fu)(fu)载,恒速运转(zhuan)进(jin)只需思(si)索摩(mo)擦负(fu)(fu)(fu)载。普(pu)通状况下(xia),静(jing)力矩应(ying)为(wei)摩(mo)擦负(fu)(fu)(fu)载的(de)2-3倍内(nei)好,静(jing)力矩一(yi)(yi)旦选定,电(dian)机的(de)机座及(ji)长度便能(neng)肯(ken)(ken)定下(xia)来(几何(he)尺寸(cun))


3、电流的(de)选择静力矩一样的(de)电机(ji),由(you)于电流参(can)(can)数(shu)不同,其(qi)运转特性差(cha)异很大,可(ke)根据矩频特性曲线图,判(pan)别(bie)电机(ji)的(de)电流(参(can)(can)考驱动(dong)电源、及驱动(dong)电压)


4、力(li)(li)矩与功率换算:步进(jin)电机普通在较(jiao)大范(fan)围内调速运用、其(qi)功率是变化的,普通只用力(li)(li)矩来权衡(heng),力(li)(li)矩与功率换算如(ru)下:

P= Ω?M

Ω=2π?n/60

P=2πnM/60


其P为(wei)功(gong)率单(dan)位为(wei)瓦,Ω为(wei)每秒角(jiao)速度,单(dan)位为(wei)弧度,n为(wei)每分钟转速,M为(wei)力矩单(dan)位为(wei)牛顿?米P=2πfM/400(半步工作)其中f为(wei)每秒脉(mai)冲数(shu)(简称(cheng)PPS)

综上(shang)所述选择电机普通应(ying)遵照以(yi)下步骤:

步进马达驱动器

应(ying)用中的注意(yi)点:

1、步进电(dian)(dian)机应用于低(di)(di)速场所---每分钟转速不超越1000转,(0.9度时(shi)6666PPS),最好在1000-3000PPS(0.9度)间运用,可(ke)经过减(jian)速安装(zhuang)使其在此间工(gong)作,此时(shi)电(dian)(dian)机工(gong)作效率高,噪音低(di)(di)。


2、步进电机(ji)最好不运用(yong)整步状态(tai),整步状态(tai)时振动大。


3、由于(yu)历史缘由,只要标称为12V电(dian)压(ya)(ya)的电(dian)机运用(yong)12V外,其他电(dian)机的电(dian)压(ya)(ya)值不是驱(qu)动(dong)(dong)(dong)电(dian)压(ya)(ya)伏值 ,可依据驱(qu)动(dong)(dong)(dong)器选择驱(qu)动(dong)(dong)(dong)电(dian)压(ya)(ya)(倡议(yi):57BYG采用(yong)直(zhi)(zhi)流(liu)24V-36V,86BYG采用(yong)直(zhi)(zhi)流(liu)50V,110BYG采用(yong)高(gao)于(yu)直(zhi)(zhi)流(liu)80V),当然12伏的电(dian)压(ya)(ya)除12V恒(heng)压(ya)(ya)驱(qu)动(dong)(dong)(dong)外也能够采用(yong)其他驱(qu)动(dong)(dong)(dong)电(dian)源, 不过要思索温升。


4、转动(dong)惯量大(da)的负(fu)载应选择大(da)机(ji)座号(hao)电机(ji)。


5、电(dian)机(ji)在较高速(su)或大惯量负载时(shi),普通(tong)不在工作(zuo)速(su)度(du)起(qi)动(dong),而采用(yong)逐步(bu)升频(pin)提速(su),一电(dian)机(ji)不失(shi)步(bu),二(er)能够减少(shao)噪(zao)音同时(shi)能够进步(bu)中止的定位(wei)精度(du)。


6、高(gao)精度(du)时,应(ying)经过(guo)机(ji)械减速、进步(bu)电(dian)机(ji)速度(du),或采用(yong)高(gao)细分数的(de)驱动器来处理,也能够采用(yong)5相电(dian)机(ji),不过(guo)其整(zheng)个系(xi)统的(de)价(jia)钱(qian)较贵,消费厂家少,其被淘汰的(de)说法(fa)是外行话(hua)。


7、电机(ji)不应在振动区内工作,如若必(bi)需可经过改动电压(ya)、电流或(huo)加一些阻尼(ni)的处理。


8、电(dian)(dian)机在600PPS(0.9度)以下工(gong)作,应采用小(xiao)电(dian)(dian)流、大(da)电(dian)(dian)感、低电(dian)(dian)压来驱动。


9、应遵(zun)照先(xian)选电机后选驱(qu)动的准绳。


其他阐明:有关低频(pin)振动(dong)、升降速(su)、机(ji)械共振、工作(zuo)往复运动(dong)的误(wu)差(cha)、平面圆弧X、Y插(cha)补误(wu)差(cha)以及其他问(wen)题。详(xiang)细(xi)处理方(fang)法恕(shu)不便在此(ci)叙说,我厂用(yong)户可来电(dian)咨(zi)询,可依据详(xiang)细(xi)状(zhuang)况处理。不同厂家的电(dian)机(ji)在设计、运用(yong)资料及加(jia)工工艺(yi)方(fang)面差(cha)异很大,选用(yong)步进电(dian)机(ji)应注(zhu)重(zhong)牢靠性(xing)而(er)轻(qing)性(xing)能、重(zhong)质量而(er)轻(qing)价(jia)钱。最(zui)好(hao)采用(yong)同终身产厂家的控制器、驱动(dong)器和电(dian)机(ji)。这(zhei)样便于最(zui)终客户的维护。

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