步进(jin)马达驱(qu)动器(qi)-步进(jin)电机步进(jin)驱(qu)动器(qi)工作原理详(xiang)解(jie)
信息来源(yuan):本站 日期:2018-01-04
步进电(dian)机(ji)(ji)是将电(dian)脉冲(chong)(chong)(chong)信(xin)号(hao)转变为角(jiao)位(wei)移或(huo)线位(wei)移的(de)开环控制(zhi)元件。在非超载的(de)状(zhuang)况下(xia),电(dian)机(ji)(ji)的(de)转速、中止(zhi)的(de)位(wei)置只取决于脉冲(chong)(chong)(chong)信(xin)号(hao)的(de)频率和(he)脉冲(chong)(chong)(chong)数,而(er)不受负载变化的(de)影(ying)响,即给电(dian)机(ji)(ji)加(jia)一个脉冲(chong)(chong)(chong)信(xin)号(hao),电(dian)机(ji)(ji)则转过一个步f距角(jiao)。这一线性关系的(de)存在,加(jia)上步进电(dian)机(ji)(ji)只要周期性的(de)误差(cha)(cha)而(er)无累积误差(cha)(cha)等(deng)特性。使得在速度、位(wei)置等(deng)控制(zhi)范畴用步进电(dian)机(ji)(ji)来控制(zhi)变的(de)十(shi)分的(de)简单(dan)。
固然步进电(dian)(dian)机(ji)已被普遍地应用,但步进电(dian)(dian)机(ji)并不能象普通的直(zhi)流电(dian)(dian)机(ji),交(jiao)流电(dian)(dian)机(ji)在常规下运(yun)用。它(ta)必需由双环(huan)形脉冲信号、功率驱动(dong)电(dian)(dian)路等(deng)(deng)组成控制系统方可运(yun)用。因而用好步进电(dian)(dian)机(ji)却(que)非易事,它(ta)触及到(dao)机(ji)械(xie)、电(dian)(dian)机(ji)、电(dian)(dian)子(zi)及计算机(ji)等(deng)(deng)许多专(zhuan)业学(xue)问(wen)。
目前,消费步进电机的(de)厂家确实(shi)不少(shao),但具有(you)专业技术人员,可以自行开发,研(yan)制(zhi)的(de)厂家却(que)十(shi)分少(shao),大局部的(de)厂家只(zhi)一、二十(shi)人,连最(zui)根本的(de)设备都(dou)没有(you)。仅(jin)仅(jin)处于(yu)一种自觉的(de)仿制(zhi)阶(jie)段。这就给用(yong)户在产品选型、运用(yong)中(zhong)形成许多(duo)费事。
步(bu)进电机是将电脉冲信(xin)号(hao)转(zhuan)变为角位移(yi)(yi)或(huo)线位移(yi)(yi)的一(yi)种开环(huan)线性(xing)执行元件(jian),具(ju)有(you)无累(lei)积误(wu)差、本钱(qian)低、控制简单特(te)性(xing)。产品从(cong)相数上(shang)(shang)(shang)分(fen)有(you)二、三、四、五相,从(cong)步(bu)距(ju)角上(shang)(shang)(shang)分(fen)有(you)0.9°/1.8°、0.36°/0.72°,从(cong)规格上(shang)(shang)(shang)分(fen)有(you)口42~φ130,从(cong)静力矩(ju)上(shang)(shang)(shang)分(fen)有(you)0.1N?M~40N?M。
运用、控制(zhi)步(bu)进电机必需由环形(xing)脉冲(chong),功率放大等组成(cheng)的控制(zhi)系统。驱动控制(zhi)系统组成(cheng)方框图如下(xia):
1、脉冲信号的产(chan)生
脉冲信(xin)号(hao)普(pu)通(tong)由单(dan)片机(ji)或CPU产生,普(pu)通(tong)脉冲信(xin)号(hao)的占(zhan)(zhan)空(kong)比为0.3-0.4左右,电机(ji)转(zhuan)速越(yue)(yue)高(gao),占(zhan)(zhan)空(kong)比则越(yue)(yue)大。
2、信号(hao)分配
我厂消费(fei)步进马达驱(qu)动适配组件:是一家专业(ye)从事中(zhong)、大(da)、功率场(chang)效应(ying)管(MOSFET)、快恢复二极管、三端(duan)稳压管开发设计、集研发生产等。
3、功率放(fang)大
功率(lv)(lv)放大(da)(da)是驱动(dong)系统(tong)最为(wei)(wei)重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)(de)局部。步(bu)进(jin)电(dian)(dian)(dian)机在(zai)一定转(zhuan)速(su)下(xia)的(de)(de)(de)(de)转(zhuan)矩(ju)取决于它的(de)(de)(de)(de)动(dong)态(tai)(tai)均匀(yun)电(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)而非(fei)静态(tai)(tai)电(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(而样本上的(de)(de)(de)(de)电(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)均为(wei)(wei)静态(tai)(tai)电(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu))。均匀(yun)电(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)越大(da)(da)电(dian)(dian)(dian)机力(li)矩(ju)越大(da)(da),要(yao)到(dao)达均匀(yun)电(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)大(da)(da)这就需(xu)求驱动(dong)系统(tong)尽(jin)量克制电(dian)(dian)(dian)机的(de)(de)(de)(de)反电(dian)(dian)(dian)势(shi)。因此不同的(de)(de)(de)(de)场所采取不同的(de)(de)(de)(de)的(de)(de)(de)(de)驱动(dong)方式(shi),到(dao)目前为(wei)(wei)止,驱动(dong)方式(shi)普通有以下(xia)几(ji)种:恒(heng)压、恒(heng)压串电(dian)(dian)(dian)阻、上下(xia)压驱动(dong)、恒(heng)流(liu)(liu)(liu)、细分(fen)数等。为(wei)(wei)尽(jin)量进(jin)步(bu)电(dian)(dian)(dian)机的(de)(de)(de)(de)动(dong)态(tai)(tai)性能,将信号分(fen)配(pei)、功率(lv)(lv)放大(da)(da)组成步(bu)进(jin)电(dian)(dian)(dian)机的(de)(de)(de)(de)驱动(dong)电(dian)(dian)(dian)源。
SH系(xi)列(lie)二相(xiang)恒流斩(zhan)波驱(qu)动电源与单片(pian)机及(ji)电机接线图如下:
阐明:
CP 接CPU脉冲信号(hao)(负信号(hao),低电平有效)
OPTO 接(jie)CPU+5VFREE 脱机,与CPU地(di)线(xian)相接(jie),驱动电源不工作(zuo)
DIR 方向控(kong)制,与CPU地线相(xiang)接,电机(ji)反转
VCC 直流电(dian)源正端(duan)
GND 直流电源(yuan)负端
A
接电机引出线红线
接电机引出线(xian)绿(lv)线(xian)
B
接电机引出(chu)线(xian)黄线(xian)
接电机引出线
步(bu)进(jin)电(dian)机(ji)的(de)(de)应用:步(bu)进(jin)电(dian)机(ji)的(de)(de)选择(ze)。步(bu)进(jin)电(dian)机(ji)有(you)步(bu)距角(jiao)(触及到相数)、静转(zhuan)矩、及电(dian)流三大要素组成。一(yi)旦三大要素肯(ken)定,步(bu)进(jin)电(dian)机(ji)的(de)(de)型号便肯(ken)定下(xia)来了。
1、步距(ju)角(jiao)(jiao)的选择:电机的步距(ju)角(jiao)(jiao)取决于(yu)负载精度的请求,将负载的最(zui)小分辨率(当量(liang))换算到电机轴(zhou)上(shang),每(mei)个当量(liang)电机应走几角(jiao)(jiao)度(包括减(jian)速)。电机的步距(ju)角(jiao)(jiao)应等(deng)于(yu)或小于(yu)此角(jiao)(jiao)度。目(mu)前市场上(shang)步进电机的步距(ju)角(jiao)(jiao)普通有0.36度/0.72度(五相电机)、0.9度/1.8度(二(er)、四相电机)、1.5度/3度 (三相电机)等(deng)。
2、静力(li)矩(ju)的(de)选(xuan)(xuan)择:步进电(dian)(dian)(dian)机(ji)(ji)(ji)的(de)动态力(li)矩(ju)一(yi)下(xia)(xia)子很难肯(ken)定(ding)(ding),我们常常先肯(ken)定(ding)(ding)电(dian)(dian)(dian)机(ji)(ji)(ji)的(de)静力(li)矩(ju)。静力(li)矩(ju)选(xuan)(xuan)择的(de)根据是(shi)电(dian)(dian)(dian)机(ji)(ji)(ji)工作的(de)负(fu)(fu)(fu)(fu)载(zai),而(er)负(fu)(fu)(fu)(fu)载(zai)可分为(wei)(wei)惯(guan)性(xing)负(fu)(fu)(fu)(fu)载(zai)和(he)摩(mo)(mo)(mo)擦(ca)(ca)负(fu)(fu)(fu)(fu)载(zai)二种(zhong)。单一(yi)的(de)惯(guan)性(xing)负(fu)(fu)(fu)(fu)载(zai)和(he)单一(yi)的(de)摩(mo)(mo)(mo)擦(ca)(ca)负(fu)(fu)(fu)(fu)载(zai)是(shi)不(bu)存在的(de)。直接起动时(普(pu)通(tong)由低速(su))时二种(zhong)负(fu)(fu)(fu)(fu)载(zai)均要(yao)思索,加速(su)起动时主要(yao)思索惯(guan)性(xing)负(fu)(fu)(fu)(fu)载(zai),恒速(su)运转进只需思索摩(mo)(mo)(mo)擦(ca)(ca)负(fu)(fu)(fu)(fu)载(zai)。普(pu)通(tong)状况下(xia)(xia),静力(li)矩(ju)应为(wei)(wei)摩(mo)(mo)(mo)擦(ca)(ca)负(fu)(fu)(fu)(fu)载(zai)的(de)2-3倍内好,静力(li)矩(ju)一(yi)旦选(xuan)(xuan)定(ding)(ding),电(dian)(dian)(dian)机(ji)(ji)(ji)的(de)机(ji)(ji)(ji)座(zuo)及长度便(bian)能肯(ken)定(ding)(ding)下(xia)(xia)来(几何尺寸(cun))
3、电(dian)流的(de)选(xuan)择静力矩(ju)一样(yang)的(de)电(dian)机,由(you)于电(dian)流参数不同,其(qi)运转(zhuan)特(te)性差(cha)异很大,可根(gen)据矩(ju)频特(te)性曲线图,判别(bie)电(dian)机的(de)电(dian)流(参考驱动(dong)电(dian)源、及驱动(dong)电(dian)压)
4、力矩与功率(lv)换算(suan):步进电机普通(tong)在较大范围内调速运用(yong)、其(qi)功率(lv)是变化的,普通(tong)只(zhi)用(yong)力矩来(lai)权衡,力矩与功率(lv)换算(suan)如下(xia):
P= Ω?M
Ω=2π?n/60
P=2πnM/60
其(qi)P为(wei)(wei)功率单位为(wei)(wei)瓦(wa),Ω为(wei)(wei)每秒(miao)角速度,单位为(wei)(wei)弧度,n为(wei)(wei)每分钟转速,M为(wei)(wei)力矩(ju)单位为(wei)(wei)牛顿?米P=2πfM/400(半步工(gong)作)其(qi)中f为(wei)(wei)每秒(miao)脉冲数(shu)(简称PPS)
综上所(suo)述选择(ze)电机普通应遵照(zhao)以下步骤:
应用中的(de)注意点:
1、步进电机应用于低速场所(suo)---每(mei)分(fen)钟(zhong)转速不超越1000转,(0.9度时6666PPS),最好在(zai)1000-3000PPS(0.9度)间运用,可经过减速安装使(shi)其在(zai)此间工作(zuo),此时电机工作(zuo)效(xiao)率(lv)高,噪音低。
2、步进电机最好不运用整步状态,整步状态时振动(dong)大(da)。
3、由于历(li)史缘(yuan)由,只(zhi)要标称为12V电(dian)(dian)压的(de)电(dian)(dian)机运用12V外,其他电(dian)(dian)机的(de)电(dian)(dian)压值不是驱(qu)动(dong)电(dian)(dian)压伏(fu)值 ,可依(yi)据驱(qu)动(dong)器选(xuan)择驱(qu)动(dong)电(dian)(dian)压(倡议:57BYG采(cai)用直(zhi)(zhi)流24V-36V,86BYG采(cai)用直(zhi)(zhi)流50V,110BYG采(cai)用高(gao)于直(zhi)(zhi)流80V),当(dang)然(ran)12伏(fu)的(de)电(dian)(dian)压除12V恒压驱(qu)动(dong)外也能够采(cai)用其他驱(qu)动(dong)电(dian)(dian)源, 不过(guo)要思索温升(sheng)。
4、转动惯量大的负载应选(xuan)择大机(ji)座(zuo)号电机(ji)。
5、电机(ji)在较(jiao)高(gao)速(su)或大惯(guan)量负载(zai)时,普通不在工作速(su)度起动,而采用逐步(bu)升频提速(su),一电机(ji)不失步(bu),二能够减(jian)少(shao)噪音同时能够进步(bu)中止的定(ding)位(wei)精度。
6、高精度时,应(ying)经过(guo)(guo)机械减速、进步电(dian)机速度,或采(cai)用高细(xi)分(fen)数的驱动(dong)器(qi)来处理,也能(neng)够采(cai)用5相电(dian)机,不过(guo)(guo)其(qi)整(zheng)个系(xi)统的价钱较贵(gui),消(xiao)费厂家少,其(qi)被淘汰(tai)的说法是外行话。
7、电(dian)机不(bu)应在振(zhen)动区内(nei)工作,如若必需可经过改动电(dian)压、电(dian)流或加一些(xie)阻(zu)尼的处理。
8、电(dian)机在600PPS(0.9度)以下工(gong)作,应采用小(xiao)电(dian)流、大电(dian)感、低电(dian)压来(lai)驱动。
9、应遵照(zhao)先(xian)选(xuan)电机(ji)后选(xuan)驱动(dong)的准绳(sheng)。
其他(ta)(ta)阐明(ming):有关低频振动(dong)、升降速、机械(xie)共振、工(gong)作往(wang)复运(yun)(yun)动(dong)的(de)误差、平面圆弧(hu)X、Y插补误差以及其他(ta)(ta)问题。详(xiang)细处(chu)理方法恕不便(bian)在(zai)此叙说,我厂用户可来(lai)电咨询,可依据详(xiang)细状(zhuang)况处(chu)理。不同厂家的(de)电机在(zai)设计(ji)、运(yun)(yun)用资(zi)料及加工(gong)工(gong)艺(yi)方面差异(yi)很大,选用步进电机应注重牢(lao)靠性(xing)而轻性(xing)能、重质量而轻价(jia)钱。最好采用同终身产厂家的(de)控(kong)制(zhi)器、驱动(dong)器和电机。这样便(bian)于最终客(ke)户的(de)维护。