如何選取步進電機和驅(qū)動器

如何選取步進電機和驅(qū)動器1.負載分類：（1）Tf力矩負載：Tf=G·r

G重物重量r半徑

（2）TJ慣性負載：J=M（R12+R22）/32（Kg·cm）M：質(zhì)量R1：外徑R2：內(nèi)徑TJ=J·dw/dtdw/dt為角加速度2.力矩曲線圖的說明：力矩曲線圖是步進電機輸出特性的重要表現(xiàn)，以下是我們對其中關(guān)鍵詞語的解釋。說明：1.工作頻率點：表示步進電機在該點的轉(zhuǎn)速值。單位：Hzn=Θ*Hz/（360*D）n轉(zhuǎn)/秒2.采用細分的驅(qū)動方式，使原來1步完成的動作分幾步完成，減少振動，一般半步運動時，電機的力矩比整步時少15%，采用正弦波電流控制時，力矩減小為30%。何為步進電機步進電機是一種專門用于位置和速度精確控制的特種電機。步進電機的最大特點是其“數(shù)字性”，對于微電腦發(fā)過來的每一個脈沖信號，步進電機在其驅(qū)動器的推動下運轉(zhuǎn)一個固定角度（簡稱一步），如下圖所示。如接收到一串脈沖步進電機將連續(xù)運轉(zhuǎn)一段相應(yīng)距離。同時您可通過控制脈沖頻率，直接對電機轉(zhuǎn)速進行控制。由于步進電機工作原理易學(xué)易用，成本低（相對于伺服）、電機和驅(qū)動器不易損壞，非常適合于微電腦和單片機控制，因此近年來在各行各業(yè)的控制設(shè)備中獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。步進電機的種類和特點步進電機在構(gòu)造上有三種主要類型：反應(yīng)式（VariableReluctance，VR）、永磁式（PermanentMagnet,PM）和混合式(HybridStepping,HS)。反應(yīng)式：定子上有繞組、轉(zhuǎn)子由軟磁材料組成。結(jié)構(gòu)簡單、成本低、步距角小，可達1.2°、但動態(tài)性能差、效率低、發(fā)熱大，可靠性難保證。永磁式：

永磁式步進電機的轉(zhuǎn)子用永磁材料制成，轉(zhuǎn)子的極數(shù)與定子的極數(shù)相同。其特點是動態(tài)性能好、輸出力矩大，但這種電機精度差，步矩角大（一般為7.5°或15°）?；旌鲜剑?/p>

混合式步進電機綜合了反應(yīng)式和永磁式的優(yōu)點，其定子上有多相繞組、轉(zhuǎn)子上采用永磁材料，轉(zhuǎn)子和定子上均有多個小齒以提高步矩精度。其特點是輸出力矩大、動態(tài)性能好，步矩角小，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本相對較高。

按定子上繞組來分，共有二相、三相和五相等系列。最受歡迎的是兩相混合式步進電機，約占97%以上的市場份額，其原因是性價比高，配上細分驅(qū)動器后效果良好。該種電機的基本步矩角為1.8°/步，配上半步驅(qū)動器后，步矩角減少為0.9°，配上細分驅(qū)動器后其步矩角可細分達256倍（0.007°）。由于摩擦力和制造精度等原因，實際控制精度略低。同一步進電機可配不同細分的驅(qū)動器以改變精度和效果。怎樣選擇步進電機和驅(qū)動器

判斷需多大力矩：靜扭矩是選擇步進電機的主要參數(shù)之一。負載大時，需采用大力矩電機。力矩指標大時，電機外形也大。

判斷電機運轉(zhuǎn)速度：轉(zhuǎn)速要求高時，應(yīng)選相電流較大的電機，以增加功率輸入。且在選擇驅(qū)動器時采用較高供電電壓。

選擇電機的安裝規(guī)格：如57，86，110等，主要與力矩要求有關(guān)。確定定位精度和振動方面的要求情況：判斷是否需細分，需多少細分。

根據(jù)電機的電流、細分和供電電壓選擇驅(qū)動器步進驅(qū)動器是步進系統(tǒng)中的核心組件之一。如下圖所示，它按照控制器發(fā)來的脈沖/方向指令（弱電信號）對電機線圈電流（強電）進行控制，從而控制電機轉(zhuǎn)軸的位置和速度。雷賽驅(qū)動器全部采用先進的雙極恒流斬波方式對步進電機進行驅(qū)動。步進驅(qū)動器工作模式有三種基本的步進電機驅(qū)動模式：整步、半步、細分。其主要區(qū)別在于電機線圈電流的控制精度（即激磁方式）。整步驅(qū)動在整步運行中，同一種步進電機既可配整/半步驅(qū)動器也可配細分驅(qū)動器，但運行效果不同。步進驅(qū)動器按脈沖/方向指令對兩相步進電機的兩個線圈循環(huán)激磁（即將線圈充電設(shè)定電流），這種驅(qū)動方式的每個脈沖將使電機移動一個基本步距角，即1.80度(標準兩相電機的一圈共有200個步距角)。半步驅(qū)動在單相激磁時，電機轉(zhuǎn)軸停至整步位置上，驅(qū)動器收到下一脈沖后，如給另一相激磁且保持原來相繼處在激磁狀態(tài)，則電機轉(zhuǎn)軸將移動半個步距角，停在相鄰兩個整步位置的中間。如此循環(huán)地對兩相線圈進行單相然后雙相激磁步進電機將以每個脈沖0.90度的半步方式轉(zhuǎn)動。所有雷賽公司的整/半步驅(qū)動器都可以執(zhí)行整步和半步驅(qū)動，由驅(qū)動器撥碼開關(guān)的撥位進行選擇。和整步方式相比，半步方式具有精度高一倍和低速運行時振動較小的優(yōu)點，所以實際使用整/半步驅(qū)動器時一般選用半步模式。細分驅(qū)動細分驅(qū)動模式具有低速振動極小和定位精度高兩大優(yōu)點。對于有時需要低速運行（即電機轉(zhuǎn)軸有時工作在60rpm以下）或定位精度要求小于0.90度的步進應(yīng)用中，細分驅(qū)動器獲得廣泛應(yīng)用。其基本原理是對電機的兩個線圈分別按正弦和余弦形的臺階進行精密電流控制，從而使得一個步距角的距離分成若干個細分步完成。如上圖所示。例如十六細分的驅(qū)動方式可使每圈200標準步的步進電機達到每圈200*16=3200步的運行精度（即0.1125°）選型原則

驅(qū)動器的電流：電流是判斷驅(qū)動器能力的大小，是選擇驅(qū)動器的重要指標之一，通常驅(qū)動器的最大電流要略大于電機標稱電流，通常驅(qū)動器有2.0A、3.5A、6.0A、8.0A等規(guī)格。

驅(qū)動器供電電壓：供電電壓是判斷驅(qū)動器升速能力的標志，常規(guī)電壓供給有：24VDC、40VDC、80VDC、110VAC等。

驅(qū)動器的細分：細分是控制精度的標志，通過增大細分能改善精度。細分能增加電機平穩(wěn)性，通常步進電機都有低頻振動的特點，通過加大細分可以改善，使電機運行非常平穩(wěn)控制信號接口說明差分式接口：多數(shù)雷賽驅(qū)動器采用差分式接口電路，內(nèi)置高速光電耦合器，允許接收長線驅(qū)動器，集電極開路和PNP輸出電路的信號，可適配各種控制器接口，