入門-各元器件說明步進電機

雖然步進電機已被廣泛地應(yīng)用，但步進電機并不能象普通的直流到機械、電機、電子及計算機等許多專業(yè)知識。使用、及整機改進時有所幫助。二、感應(yīng)子式步進電（一）反應(yīng)式步進電機原步進電機原理。1、結(jié)構(gòu)軸線依次分別與轉(zhuǎn)子齒軸線錯開。0、1/3て、2/3て,（相鄰兩轉(zhuǎn)子齒軸線間的距離為齒距以て表示），A與齒1相對齊，B與齒2右錯開1/3C與齒3右錯開2/3A'與齒5對齊，（A'就是A，齒5是齒1）下面是定轉(zhuǎn)子的展開圖：2、旋轉(zhuǎn)A相通電，B，C不通電時，由于磁場作用，齒1A（轉(zhuǎn)子不受任何力以下均同）B相通電，A，C相不通電時2B對齊，此時轉(zhuǎn)子向右移過1/3，此時齒3C移為1/3，齒4A移（て-1/3て）=2/3C相通電，A，B相不3應(yīng)與C對齊，此時轉(zhuǎn)子又向右移過1/3，此時齒4A移為1/3對齊。A相通電，B，C不通電，齒4A對齊，轉(zhuǎn)子又向右移過て這樣經(jīng)過A、B、C、A分別通電狀態(tài)，齒4（即齒1前一齒）移到A相，電機轉(zhuǎn)子向右轉(zhuǎn)過一個齒距，如果不斷地按A，B，C，A……通電，電機就每步（每脈沖）1/3て,向右旋轉(zhuǎn)。如按A，C，B，A……由此可見：電機的位置和速度由導(dǎo)電次數(shù)（脈沖數(shù)）一對應(yīng)關(guān)系。而方向由導(dǎo)電順序決定。用A-AB-B-BC－C-CA-A這種導(dǎo)電狀態(tài)這樣將原來每步1/3て改變?yōu)?/6て。甚至于通過二相電流不同的組合，使其1/3て變?yōu)?/121/24て，這就是電機細分驅(qū)動的基本理論依不難推出：電機定子上有m相勵磁繞阻，其軸線分別與轉(zhuǎn)子齒軸線偏移1/m,2/m……(m-1)/m,1。并且導(dǎo)電按一定的相序電機就能正3、力矩電機一旦通電，在定轉(zhuǎn)子間將產(chǎn)生磁場（磁通量Ф）子錯開一定角度產(chǎn)生力F與（dФ/dθ）成正比其磁通量Ф=Br*SBrS磁面積FL*D*Br正比；L芯有效長度；D轉(zhuǎn)子直徑；Br=N·I/RN·I勵磁繞阻安匝數(shù)（電流乘匝數(shù)）R磁阻。力矩=力*半徑力矩與電機有效體積*安匝數(shù)*磁密正（只考慮電機力矩越大，反之亦然。（二）感應(yīng)子式步進1、特點感應(yīng)子式步進電機與傳統(tǒng)的反應(yīng)式步進電機相比，結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)子加比較好，使其在運轉(zhuǎn)過程中比較平穩(wěn)、噪音低、低頻振動小。感應(yīng)子式步進電機某種程度上可以看作是低速同步電機。一個四相電機可以作四相運行也可以作二相運行（必須采極電壓驅(qū)動），而反應(yīng)式電機則不能如此。例如：四相，八相運行（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A完全可以采用二相八拍運行方式.不難發(fā)現(xiàn)其條件為C=,D=。直接接為二相，而功率大一點的電機，為了方便使用，靈活改的動態(tài)特點，往往將其外部接線為八根引線（四相）既可以作四相電機使用，可以作二相電機繞組串聯(lián)或并聯(lián)使用。2、分感應(yīng)子式步進電機以相數(shù)可分為：二相電機、三相電機、四相電（電機外徑可分為：42BYG(BYG為感應(yīng)子式步進電機代號57BYG86BYG110BYG（國際標準70BYG、90BYG、130BYG等均為國內(nèi)標準。3、步進電機的靜態(tài)指標術(shù)相數(shù)：產(chǎn)生不同對極N、S的激磁線圈對數(shù)，常用m示。拍數(shù)一個磁場周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用n表示，運行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍運行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A步距角：對應(yīng)一個脈沖信號，電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移用θ表示。θ=360（轉(zhuǎn)子齒數(shù)J*運行拍數(shù)），以常規(guī)二、四相，轉(zhuǎn)子齒為50整步拍運行時步距角為θ=360度/（50*8）=0.9（俗稱半步定位轉(zhuǎn)矩：電機在不通電狀態(tài)下，電機轉(zhuǎn)子自身的鎖定力矩（磁場齒形的諧波以及機械誤差造成的）靜轉(zhuǎn)矩：電機在額定靜態(tài)電作用下，電機不作旋轉(zhuǎn)運動時，電機（幾何尺寸動電壓及驅(qū)動電源等無關(guān)。但過份采用減小氣隙增加激磁提高靜力矩是不可取的這樣會造成電機的發(fā)熱及機械噪音。4、步進電機動態(tài)指標及術(shù)1、步距角精度：步進電機每轉(zhuǎn)過一個步距角的實際值與理論值*100%四拍運行時應(yīng)在5%之內(nèi)，八拍運行時應(yīng)在15%以內(nèi)。2、失步運轉(zhuǎn)時運轉(zhuǎn)的步數(shù)，不等于理論上的步數(shù)。稱之3、失調(diào)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機運轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細分驅(qū)動是不能解決的。4在不加負載的情況下，能夠直接起動的最大頻率。5下，電機不帶負載的最高轉(zhuǎn)速頻率。6其它特性還有慣頻特性、起動頻率電機一旦選定，電機的靜力矩確定，而動態(tài)力矩卻不然，電機的（而非靜態(tài)電流越大，電機輸出力矩越大，即電機的頻率特性越硬。如下圖所示其中，曲線3電流最大、或電壓最高;曲線1電流最小、或電壓最要使平均電流大盡可能提高驅(qū)動電壓使采用小電感大電流7、電機的點：步進電機均有固定的區(qū)域，二、四相感應(yīng)子式步進電機的區(qū)一般在180-250pps之間（步距角1.8度）或在400pps左右（步距角為0.9度），電機驅(qū)動電壓越高，電機電流越大，負載越輕，電機體積越小，則區(qū)向上偏移，反之亦然，移區(qū)較多。8、電機正反轉(zhuǎn)控制電機繞組通電時序為AB-BC-CD-DA時為正轉(zhuǎn)，通電時序為DA-CA-BC-AB時為反轉(zhuǎn)。三、驅(qū)動控制系統(tǒng)組其方框圖如下：1、脈沖信號的脈沖信號一般由單片機或CPU產(chǎn)生，一般脈沖信號的占空比0.3-0.4左右，電機轉(zhuǎn)速越高，占空比則越2、信號式有二相四拍和二相八拍二種，具體分配如下：二相四拍為,步距角為1.8度；二相八拍為 距角為0.9度。四相電機工作方式也有二種，四相四拍為AB-BC-CD-DA-AB,步距角為1.8度；四相八拍AB-B-BC-C-CD-D-AB,(步距角為0.9度）3放大功率放大是驅(qū)動系統(tǒng)最為重要的進電機在一定串電壓驅(qū)分數(shù)等。為盡量提高電機的動態(tài)性能，將信號率放大組成步進電機的驅(qū)動電生產(chǎn)的SH列說明CPCPU脈沖信號（負信號，低電平有效OPTOFREE與CPU相接，驅(qū)動電源不工作DIR方向控制，與CPU線相接，電機反轉(zhuǎn)VCC直流電源正端GND電源 高，力距越大則要求電機的電流越大，驅(qū)動電源的電壓越高。電壓對力矩影響如下：4、細分驅(qū)動步進電機，細分驅(qū)動器的原理是通過改變相鄰（A，B）電流的大小，以改變合成磁場的夾角來控制步進電機運轉(zhuǎn)的。四、（一）步進電機的選步進電機有步距角（涉及到相數(shù)）一旦三大要素確定，步進電機的型號便確定下來了。1、步距角的選電機的步距角取決于負載精度的要求，將負載的最小分辨率（當量換算到電機軸上，每個當量電機應(yīng)走多少角度（包括）。電機的步距角應(yīng)等于或小于此角度。目前市場上步進電機的步距角一般有0.36度/0.72度（五相電機）、0.9度/1.8度（二、四相電機）、1.5度/3（三相電機）等。2、靜力矩的選步進電機的動態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機的靜力矩。靜力矩選擇的依據(jù)是電機工作的負載，而負載可分為慣性負載和起動時（一般由低速）時二種負載均要考慮，加速起動時主要考慮慣擦負載的2-3倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機的機座及長度便能確定3、電流的選據(jù)矩頻特性曲線圖，判斷電機的電流（參考驅(qū)動電源、及驅(qū)動電壓）綜上所述選擇電機一般應(yīng)遵循以下步驟：4、力矩與功率矩來衡量，力矩與功率換算如下：P=Ω·MΩ=2π·n/60P為功率單位為瓦，Ω為每秒角速度，單位為弧度，n分鐘轉(zhuǎn)速，M為力矩單位為·米P=2πfM/400(半步工作(二）、應(yīng)用中的1、步進電機應(yīng)用于低速場合---每分鐘轉(zhuǎn)速不超過1000轉(zhuǎn)，（0.9度時6666PPS)，最好在1000-3000PPS(0.9度）間使用，可通過2、步進電機最好不使用整步狀態(tài)，整步狀態(tài)時3、由于歷史原因，只有標稱為12V壓的電機使用12V，其他電機的電壓值不是驅(qū)動電壓伏值可根據(jù)驅(qū)動器選擇驅(qū)動電壓（建議：57BYG用直流24V