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步进马达驱动器-步进电机步进驱动器工作原理详解

信息来源:本站 日期:2018-01-04 

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步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的状况下,电机的转速、中止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步f距角。这一线性关系的存在,加上步进电机只要周期性的误差而无累积误差等特性。使得在速度、位置等控制范畴用步进电机来控制变的十分的简单。


固然步进电机已被普遍地应用,但步进电机并不能象普通的直流电机,交流电机在常规下运用。它必需由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可运用。因而用好步进电机却非易事,它触及到机械、电机、电子及计算机等许多专业学问。

目前,消费步进电机的厂家确实不少,但具有专业技术人员,可以自行开发,研制的厂家却十分少,大局部的厂家只一、二十人,连最根本的设备都没有。仅仅处于一种自觉的仿制阶段。这就给用户在产品选型、运用中形成许多费事。 


步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的一种开环线性执行元件,具有无累积误差、本钱低、控制简单特性。产品从相数上分有二、三、四、五相,从步距角上分有0.9°/1.8°、0.36°/0.72°,从规格上分有口42~φ130,从静力矩上分有0.1N?M~40N?M。


运用、控制步进电机必需由环形脉冲,功率放大等组成的控制系统。驱动控制系统组成方框图如下:

步进马达驱动器

1、脉冲信号的产生

脉冲信号普通由单片机或CPU产生,普通脉冲信号的占空比为0.3-0.4左右,电机转速越高,占空比则越大。


2、信号分配

我厂消费步进马达驱动适配组件:是一家专业从事中、大、功率场效应管(MOSFET)、快恢复二极管、三端稳压管开发设计、集研发生产等。


3、功率放大

功率放大是驱动系统最为重要的局部。步进电机在一定转速下的转矩取决于它的动态均匀电流而非静态电流(而样本上的电流均为静态电流)。均匀电流越大电机力矩越大,要到达均匀电流大这就需求驱动系统尽量克制电机的反电势。因此不同的场所采取不同的的驱动方式,到目前为止,驱动方式普通有以下几种:恒压、恒压串电阻、上下压驱动、恒流、细分数等。为尽量进步电机的动态性能,将信号分配、功率放大组成步进电机的驱动电源。


SH系列二相恒流斩波驱动电源与单片机及电机接线图如下:

步进马达驱动器

阐明:

CP           接CPU脉冲信号(负信号,低电平有效)

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

DIR          方向控制,与CPU地线相接,电机反转

VCC         直流电源正端

GND        直流电源负端 


A

接电机引出线红线

接电机引出线绿线 


B   

接电机引出线黄线

接电机引出线


步进电机的应用:步进电机的选择。步进电机有步距角(触及到相数)、静转矩、及电流三大要素组成。一旦三大要素肯定,步进电机的型号便肯定下来了。

1、步距角的选择:电机的步距角取决于负载精度的请求,将负载的最小分辨率(当量)换算到电机轴上,每个当量电机应走几角度(包括减速)。电机的步距角应等于或小于此角度。目前市场上步进电机的步距角普通有0.36度/0.72度(五相电机)、0.9度/1.8度(二、四相电机)、1.5度/3度 (三相电机)等。


2、静力矩的选择:步进电机的动态力矩一下子很难肯定,我们常常先肯定电机的静力矩。静力矩选择的根据是电机工作的负载,而负载可分为惯性负载和摩擦负载二种。单一的惯性负载和单一的摩擦负载是不存在的。直接起动时(普通由低速)时二种负载均要思索,加速起动时主要思索惯性负载,恒速运转进只需思索摩擦负载。普通状况下,静力矩应为摩擦负载的2-3倍内好,静力矩一旦选定,电机的机座及长度便能肯定下来(几何尺寸)


3、电流的选择静力矩一样的电机,由于电流参数不同,其运转特性差异很大,可根据矩频特性曲线图,判别电机的电流(参考驱动电源、及驱动电压)


4、力矩与功率换算:步进电机普通在较大范围内调速运用、其功率是变化的,普通只用力矩来权衡,力矩与功率换算如下:

P= Ω?M

Ω=2π?n/60

P=2πnM/60


其P为功率单位为瓦,Ω为每秒角速度,单位为弧度,n为每分钟转速,M为力矩单位为牛顿?米P=2πfM/400(半步工作)其中f为每秒脉冲数(简称PPS)

综上所述选择电机普通应遵照以下步骤:

步进马达驱动器

应用中的注意点:

1、步进电机应用于低速场所---每分钟转速不超越1000转,(0.9度时6666PPS),最好在1000-3000PPS(0.9度)间运用,可经过减速安装使其在此间工作,此时电机工作效率高,噪音低。


2、步进电机最好不运用整步状态,整步状态时振动大。


3、由于历史缘由,只要标称为12V电压的电机运用12V外,其他电机的电压值不是驱动电压伏值 ,可依据驱动器选择驱动电压(倡议:57BYG采用直流24V-36V,86BYG采用直流50V,110BYG采用高于直流80V),当然12伏的电压除12V恒压驱动外也能够采用其他驱动电源, 不过要思索温升。


4、转动惯量大的负载应选择大机座号电机。


5、电机在较高速或大惯量负载时,普通不在工作速度起动,而采用逐步升频提速,一电机不失步,二能够减少噪音同时能够进步中止的定位精度。


6、高精度时,应经过机械减速、进步电机速度,或采用高细分数的驱动器来处理,也能够采用5相电机,不过其整个系统的价钱较贵,消费厂家少,其被淘汰的说法是外行话。


7、电机不应在振动区内工作,如若必需可经过改动电压、电流或加一些阻尼的处理。


8、电机在600PPS(0.9度)以下工作,应采用小电流、大电感、低电压来驱动。


9、应遵照先选电机后选驱动的准绳。


其他阐明:有关低频振动、升降速、机械共振、工作往复运动的误差、平面圆弧X、Y插补误差以及其他问题。详细处理方法恕不便在此叙说,我厂用户可来电咨询,可依据详细状况处理。不同厂家的电机在设计、运用资料及加工工艺方面差异很大,选用步进电机应注重牢靠性而轻性能、重质量而轻价钱。最好采用同终身产厂家的控制器、驱动器和电机。这样便于最终客户的维护。