樂(lè)孜RM2C5648-30S/RM2C5648-30D優(yōu)質(zhì)之選

    樂(lè)孜RM2C5648-30S/RM2C5648-30D優(yōu)質(zhì)之選

    RORZE步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 主要特點(diǎn):世上體積小的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和運(yùn)動(dòng)控制器;鈦錳鋁合金全封閉???、耐環(huán)境。低環(huán)境溫度達(dá)-45°;*有內(nèi)置振蕩器的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器,無(wú)須脈沖源即可控制;高細(xì)分、高精度、低噪音,細(xì)分?jǐn)?shù)多級(jí)可調(diào);低溫升;閉環(huán)防失步步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng);主從控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu),配線簡(jiǎn)單、通訊距離長(zhǎng);多軸同步插補(bǔ)、S形加減速控制,運(yùn)行平穩(wěn)。

    步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開(kāi)環(huán)控制電機(jī),是現(xiàn)代數(shù)字程序控制系統(tǒng)中的主要執(zhí)行元件,應(yīng)用較為廣泛。在非**載的情況下,電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù),而不受負(fù)載變化的影響,當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào),它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度,稱為“步距角”,它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。可以通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量,從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的;同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度,從而達(dá)到調(diào)速的目的。
    步進(jìn)電機(jī)是一種感應(yīng)電機(jī),它的工作原理是利用電子電路,將直流電變成分時(shí)供電的,多相時(shí)序控制電流,用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電,步進(jìn)電機(jī)才能正常工作,驅(qū)動(dòng)器就是為步進(jìn)電機(jī)分時(shí)供電的,多相時(shí)序控制器。
    雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用,但步進(jìn)電機(jī)并不能像普通的直流電機(jī),交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號(hào)、功率驅(qū)動(dòng)電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事,它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識(shí)。步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件,是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一,廣泛應(yīng)用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增,在各個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。
    步進(jìn)電機(jī)又稱為脈沖電機(jī),基于較基本的電磁鐵原理,它是一種可以自由回轉(zhuǎn)的電磁鐵,其動(dòng)作原理是依靠氣隙磁導(dǎo)的變化來(lái)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。其原始模型是起源于年至年間。年前后開(kāi)始以控制為目的的嘗試,應(yīng)用于氫弧燈的電極輸送機(jī)構(gòu)中。這被認(rèn)為是較初的步進(jìn)電機(jī)。二十世紀(jì)初,在電話自動(dòng)交換機(jī)中廣泛使用了步進(jìn)電機(jī)。由于西方資本主義列強(qiáng)爭(zhēng)奪殖民地,步進(jìn)電機(jī)在缺乏交流電源的船舶和飛機(jī)等獨(dú)立系統(tǒng)中得到了廣泛的使用。二十世紀(jì)五十年代后期晶體管的發(fā)明也逐漸應(yīng)用在步進(jìn)電機(jī)上,對(duì)于數(shù)字化的控制變得較為容易。到了八十年代后,由于廉價(jià)的微型計(jì)算機(jī)以多功能的姿態(tài)出現(xiàn),步進(jìn)電機(jī)的控制方式較加靈活多樣
    步進(jìn)電機(jī)相對(duì)于其它控制用途電機(jī)的較大區(qū)別是,它接收數(shù)字控制信號(hào)電脈沖信號(hào)并轉(zhuǎn)化成與之相對(duì)應(yīng)的角位移或直線位移,它本身就是一個(gè)完成數(shù)字模式轉(zhuǎn)化的執(zhí)行元件。而且它可開(kāi)環(huán)位置控制,輸入一個(gè)脈沖信號(hào)就得到一個(gè)規(guī)定的位置增量,這樣的所謂增量位置控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的直流控制系統(tǒng)相比,其成本明顯減低,幾乎不必進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)整。步進(jìn)電機(jī)的角位移量與輸入的脈沖個(gè)數(shù)嚴(yán)格成正比,而且在時(shí)間上與脈沖同步。因而只要控制脈沖的數(shù)量、頻率和電機(jī)繞組的相序,即可獲得所需的轉(zhuǎn)角、速度和方向。我國(guó)的步進(jìn)電機(jī)在二十世紀(jì)七十年代初開(kāi)始起步,七十年代中期至八十年代中期為成品發(fā)展階段,新品種和高性能電機(jī)不斷開(kāi)發(fā),目前,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,特別是永磁材料、半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,使步進(jìn)電機(jī)在眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。
    步進(jìn)電機(jī)控制技術(shù)及發(fā)展概況
    作為一種控制用的特種電機(jī),步進(jìn)電機(jī)無(wú)法直接接到直流或交流電源上工作,必須使用**的驅(qū)動(dòng)電源步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。在微電子技術(shù),特別計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展以前,控制器脈沖信號(hào)發(fā)生器完全由硬件實(shí)現(xiàn),控制系統(tǒng)采用單獨(dú)的元件或者集成電路組成控制回路,不僅調(diào)試安裝復(fù)雜,要消耗大量元器件,而且一旦定型之后,要改變控制方案就一定要重新設(shè)計(jì)電路。這就使得需要針對(duì)不同的電機(jī)開(kāi)發(fā)不同的驅(qū)動(dòng)器,開(kāi)發(fā)難度和開(kāi)發(fā)成本都很高,控制難度較大,限制了步進(jìn)電機(jī)的推廣。 [1] 
    由于步進(jìn)電機(jī)是一個(gè)把電脈沖轉(zhuǎn)換成離散的機(jī)械運(yùn)動(dòng)的裝置,具有很好的數(shù)據(jù)控制特性,因此,計(jì)算機(jī)成為步進(jìn)電機(jī)的理想驅(qū)動(dòng)源,隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,軟硬件結(jié)合的控制方式成為了主流,即通過(guò)程序產(chǎn)生控制脈沖,驅(qū)動(dòng)硬件電路。單片機(jī)通過(guò)軟件來(lái)控制步進(jìn)電機(jī),較好地挖掘出了電機(jī)的潛力。因此,用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)已經(jīng)成為了一種必然的趨勢(shì),也符合數(shù)字化的時(shí)代趨。步進(jìn)電機(jī)從其結(jié)構(gòu)形式上可分為反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)(Variable Reluctance,VR)、永磁式步進(jìn)電機(jī)Permanent Magnet,PM)、混合式步進(jìn)電機(jī)(Hybrid Stepping,HS)、單相步進(jìn)電機(jī)、平面步進(jìn)電機(jī)等多種類(lèi)型,在我國(guó)所采用的步進(jìn)電機(jī)中以反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為主。步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行性能與控制方式有密切的關(guān)系,步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)從其控制方式來(lái)看,可以分為以下三類(lèi):開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)。半閉環(huán)控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中一般歸類(lèi)于開(kāi)環(huán)或閉環(huán)系統(tǒng)中。 [1] 
    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(jiǎn)單、成本低、步距角小,可達(dá)1.2°、但動(dòng)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(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子用永磁材料制成,轉(zhuǎn)子的較數(shù)與定子的較數(shù)相同。其特點(diǎn)是動(dòng)態(tài)性能好、輸出力矩大,但這種電機(jī)精度差,步矩角大(一般為7.5°或15°)。
    混合式:混合式步進(jìn)電機(jī)綜合了反應(yīng)式和永磁式的優(yōu)點(diǎn),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(gè)小齒以提高步矩精度。其特點(diǎn)是輸出力矩大、動(dòng)態(tài)性能好,步距角小,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本相對(duì)較高。
    按定子上繞組來(lái)分,共有二相、三相和五相等系列。較受歡迎的是兩相混合式步進(jìn)電機(jī),約占97%以上的市場(chǎng)份額,其原因是*,配上細(xì)分驅(qū)動(dòng)器后效果良好。該種電機(jī)的基本步距角為1.8°/步,配上半步驅(qū)動(dòng)器后,步距角減少為0.9°,配上細(xì)分驅(qū)動(dòng)器后其步距角可細(xì)分達(dá)256倍(0.007°/微步)。由于摩擦力和制造精度等原因,實(shí)際控制精度略低。同一步進(jìn)電機(jī)可配不同細(xì)分的驅(qū)動(dòng)器以改變精度和效果。
    選擇方法
    步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的選擇方法:
    判斷需多大力矩:靜扭矩是選擇步
    進(jìn)電機(jī)的主要參數(shù)之一。負(fù)載大時(shí),需采用大力矩電機(jī)。力矩指標(biāo)大時(shí),電機(jī)外形也大。
    判斷電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度:轉(zhuǎn)速要求高時(shí),應(yīng)選相電流較大、電感較小的電機(jī),以增加功率輸入。且在選擇驅(qū)動(dòng)器時(shí)采用較高供電電壓。
    選擇電機(jī)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(dòng)方面的要求情況:判斷是否需細(xì)分,需多少細(xì)分。
    根據(jù)電機(jī)的電流、細(xì)分和供電電壓選擇驅(qū)動(dòng)
    工作原理
    通常電機(jī)的轉(zhuǎn)子為永磁體,當(dāng)電流流過(guò)定子繞組時(shí),定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)會(huì)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度,使得轉(zhuǎn)子的一對(duì)磁場(chǎng)方向與定子的磁場(chǎng)方向一致。當(dāng)定子的矢量磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度。轉(zhuǎn)子也隨著該磁場(chǎng)轉(zhuǎn)一個(gè)角度。每輸入一個(gè)電脈沖,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度前進(jìn)一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序,電機(jī)就會(huì)反轉(zhuǎn)。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動(dòng)機(jī)各相繞組的通電順序來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。
    發(fā)熱原理
    通常見(jiàn)到的各類(lèi)電機(jī),內(nèi)部都是有鐵芯和繞組線圈的。繞組有電阻,通電會(huì)產(chǎn)生損耗,損耗大小與電阻和電流的平方成正比,這就是我們常說(shuō)的銅損,如果電流不是標(biāo)準(zhǔn)的直流或正弦波,還會(huì)產(chǎn)生諧波損耗;鐵心有磁滯渦流效應(yīng),在交變磁場(chǎng)中也會(huì)產(chǎn)生損耗,其大小與材料,電流,頻率,電壓有關(guān),這叫鐵損。銅損和鐵損都會(huì)以發(fā)熱的形式表現(xiàn)出來(lái),從而影響電機(jī)的效率。步進(jìn)電機(jī)一般追求定位精度和力矩輸出,效率比較低,電流一般比較大,且諧波成分高,電流交變的頻率也隨轉(zhuǎn)速而變化,因而步進(jìn)電機(jī)普遍存在發(fā)熱情況,且情況比一般交流電機(jī)嚴(yán)重。
    主要構(gòu)造編輯
    步進(jìn)電機(jī)也叫步進(jìn)器,它利用電磁學(xué)原理,將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,
    人們?cè)缭?0世紀(jì)20年代就開(kāi)始使用這種電機(jī)。隨著嵌入式系統(tǒng)(例如打印機(jī)、磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、玩具、雨刷、震動(dòng)尋呼機(jī)、機(jī)械手臂和錄像機(jī)等)的日益流行,步進(jìn)電機(jī)的使用也開(kāi)始暴增。不論在工業(yè)、軍事、醫(yī)療、汽車(chē)還是娛樂(lè)業(yè)中,只要需要把某件物體從一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置,步進(jìn)電機(jī)就一定能派上用場(chǎng)。步進(jìn)電機(jī)有許多種形狀和尺寸,但不論形狀和尺寸如何,它們都可以歸為兩類(lèi):可變磁阻步進(jìn)電機(jī)和永磁步進(jìn)電機(jī)。
    步進(jìn)電機(jī)是由一組纏繞在電機(jī)固定部件--定子齒槽上的線圈驅(qū)動(dòng)的。通常情況下,一根繞成圈狀的金屬絲叫做螺線管,而在電機(jī)中,繞在齒上的金屬絲則叫做繞組、線圈、或相。
    步進(jìn)電機(jī)加減速過(guò)程控制技術(shù)
    正因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)的廣泛應(yīng)用,對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制的研究也越來(lái)越多,在啟動(dòng)或加速時(shí)如果步進(jìn)脈沖變化太快,轉(zhuǎn)子由于慣性而跟隨不上電信號(hào)的變化,產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)或失步在停止或減速時(shí)由于同樣原因則可能產(chǎn)生**步。為防止堵轉(zhuǎn)、失步和**步,提高工作頻率,要對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行升降速控制。
    步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速取決于脈沖頻率、轉(zhuǎn)子齒數(shù)和拍數(shù)。其角速度與脈沖頻率成正比,而且在時(shí)間上與脈沖同步。因而在轉(zhuǎn)子齒數(shù)和運(yùn)行拍數(shù)一定的情況下,只要控制脈沖頻率即可獲得所需速度。由于步進(jìn)電機(jī)是借助它的同步力矩而啟動(dòng)的,為了不發(fā)生失步,啟動(dòng)頻率是不高的。特別是隨著功率的增加,轉(zhuǎn)子直徑增大,慣量增大,啟動(dòng)頻率和較高運(yùn)行頻率可能相差十倍之多。 [1] 
    步進(jìn)電機(jī)的起動(dòng)頻率特性使步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)不能直接達(dá)到運(yùn)行頻率,而要有一個(gè)啟動(dòng)過(guò)程,即從一個(gè)低的轉(zhuǎn)速逐漸升速到運(yùn)行轉(zhuǎn)速。停止時(shí)運(yùn)行頻率不能立即降為零,而要有一個(gè)高速逐漸降速到零的過(guò)程。
    步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨著脈沖頻率的上升而下降,啟動(dòng)頻率越高,啟動(dòng)力矩就越小,帶動(dòng)負(fù)載的能力越差,啟動(dòng)時(shí)會(huì)造成失步,而在停止時(shí)又會(huì)發(fā)生過(guò)沖。要使步進(jìn)電機(jī)快速的達(dá)到所要求的速度又不失步或過(guò)沖,其關(guān)鍵在于使加速過(guò)程中,加速度所要求的力矩既能充分利用各個(gè)運(yùn)行頻率下步進(jìn)電機(jī)所提供的力矩,又不能**過(guò)這個(gè)力矩。因此,步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行一般要經(jīng)過(guò)加速、勻速、減速三個(gè)階段,要求加減速過(guò)程時(shí)間盡量的短,恒速時(shí)間盡量長(zhǎng)。特別是在要求快速響應(yīng)的工作中,從起點(diǎn)到終點(diǎn)運(yùn)行的時(shí)間要求較短,這就必須要求加速、減速的過(guò)程較短,而恒速時(shí)的速度較高。 [1] 
    國(guó)內(nèi)外的科技工作者對(duì)步進(jìn)電機(jī)的速度控制技術(shù)進(jìn)行了大量的研究,建立了多種加減速控制數(shù)學(xué)模型,如指數(shù)模型、線性模型等,并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了多種控制電路,改善了步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)特性,推廣了步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用范圍指數(shù)加減速考慮了步進(jìn)電機(jī)固有的矩頻特性,既能保證步進(jìn)電機(jī)在運(yùn)動(dòng)中不失步,又充分發(fā)揮了電機(jī)的固有特性,縮短了升降速時(shí)間,但因電機(jī)負(fù)載的變化,很難實(shí)現(xiàn)而線性加減速僅考慮電機(jī)在負(fù)載能力范圍的角速度與脈沖成正比這一關(guān)系,不因電源電壓、負(fù)載環(huán)境的波動(dòng)而變化的特性,這種升速方法的加速度是恒定的,其缺點(diǎn)是未充分考慮步進(jìn)電機(jī)輸出力矩隨速度變化的特性,步進(jìn)電機(jī)在高速時(shí)會(huì)發(fā)生失步。 [1] 
    步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)控制
    步進(jìn)電機(jī)由于受到自身制造工藝的限制,如步距角的大小由轉(zhuǎn)子齒數(shù)和運(yùn)行拍數(shù)決定,但轉(zhuǎn)子齒數(shù)和運(yùn)行拍數(shù)是有限的,因此步進(jìn)電機(jī)的步距角一般較大并且是固定的,步進(jìn)的分辨率低、缺乏靈活性、在低頻運(yùn)行時(shí)振動(dòng),噪音比其他微電機(jī)都高,使物理裝置容易疲勞或損壞。這些缺點(diǎn)使步進(jìn)電機(jī)只能應(yīng)用在一些要求較低的場(chǎng)合,對(duì)要求較高的場(chǎng)合,只能采取閉環(huán)控制,增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性,這些缺點(diǎn)嚴(yán)重限制了步進(jìn)電機(jī)作為優(yōu)良的開(kāi)環(huán)控制組件的有效利用。細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)在一定程度上有效地克服了這些缺點(diǎn)。 [1] 
    步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)是年代中期發(fā)展起來(lái)的一種可以顯著改善步進(jìn)電機(jī)綜合使用性能的驅(qū)動(dòng)技術(shù)。年美國(guó)學(xué)者、**在美國(guó)增量運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及器件年會(huì)上提出步進(jìn)電機(jī)步距角細(xì)分的控制方法。在其后的二十多年里,步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)得到了很大的發(fā)展。逐步發(fā)展到上世紀(jì)九十年代完全成熟的。我國(guó)對(duì)細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)的研究,起步時(shí)間與國(guó)外相差無(wú)幾。 [1] 
    在九十年代中期的到了較大的發(fā)展。主要應(yīng)用在工業(yè)、航天、機(jī)器人、精密測(cè)量等領(lǐng)域,如跟蹤衛(wèi)星用光電經(jīng)緯儀、*儀器、通訊和雷達(dá)等設(shè)備,細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用,使得電機(jī)的相數(shù)不受步距角的限制,為產(chǎn)品設(shè)計(jì)帶來(lái)了方便。目前在步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)上,采用斬波恒流驅(qū)動(dòng),儀脈沖寬度調(diào)制驅(qū)動(dòng)、電流矢量恒幅均勻旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)控制止,,幾大大提高步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行運(yùn)轉(zhuǎn)精度,使步進(jìn)電機(jī)在中、小功率應(yīng)用領(lǐng)域向高速且精密化的方向發(fā)展。 [1] 
    較初,對(duì)步進(jìn)電機(jī)相電流的控制是由硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)的,通常采用兩種方法,采用多路功率開(kāi)關(guān)電流供電,在繞組上進(jìn)行電流疊加,這種方法使功率管損耗少,但由于路數(shù)多,所以器件多,體積大。
    先對(duì)脈沖信號(hào)疊加,再經(jīng)功率管線性放大,獲得階梯形電流,優(yōu)點(diǎn)是所用器件少,但功率管功耗大,系統(tǒng)功率低,如果管子工作在非線性區(qū)會(huì)引起失真、由于本身不可克服的缺點(diǎn),因此目前已很少采用這兩類(lèi)方法。
    靜態(tài)指標(biāo)術(shù)語(yǔ)
    1、相數(shù):產(chǎn)生不同對(duì)較N、S磁場(chǎng)的激磁線圈對(duì)數(shù)。常用m表示。
    2、拍數(shù):完成一個(gè)磁場(chǎng)周期性變化所需脈沖數(shù)或
    導(dǎo)電狀態(tài)用n表示,或指電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距角所需脈沖數(shù),以四相電機(jī)為例,有四相四拍運(yùn)行方式即AB-BC-CD-DA-AB,四相八拍運(yùn)行方式即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。
    3、步距角:對(duì)應(yīng)一個(gè)脈沖信號(hào),電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角位移用θ表示。θ=360度/(轉(zhuǎn)子齒數(shù)*運(yùn)行拍數(shù)),以常規(guī)二、四相,轉(zhuǎn)子齒為50齒電機(jī)為例。四拍運(yùn)行時(shí)步距角為θ=360度/(50*4)=1.8度(俗稱整步),八拍運(yùn)行時(shí)步距角為θ=360度/(50*8)=0.9度(俗稱半步)。
    4、定位轉(zhuǎn)矩:電機(jī)在不通電狀態(tài)下,電機(jī)轉(zhuǎn)子自身的鎖定力矩(由磁場(chǎng)齒形的諧波以及機(jī)械誤差造成的)。
    5、靜轉(zhuǎn)矩:電機(jī)在額定靜態(tài)電壓作用下,電機(jī)不作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí),電機(jī)轉(zhuǎn)軸的鎖定力矩。此力矩是衡量電機(jī)體積的標(biāo)準(zhǔn),與驅(qū)動(dòng)電壓及驅(qū)動(dòng)電源等無(wú)關(guān)。 雖然靜轉(zhuǎn)矩與電磁激磁安匝數(shù)成正比,與定齒轉(zhuǎn)子間的氣隙有關(guān),但過(guò)分采用減小氣隙,增加激磁安匝來(lái)提高靜力矩是不可取的,這樣會(huì)造成電機(jī)的發(fā)熱及機(jī)械噪音。
    動(dòng)態(tài)指標(biāo)術(shù)語(yǔ)
    1、步距角精度:步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角的實(shí)際值與理論值的誤差。用百分比表示:誤差/步距角***。不同運(yùn)行拍數(shù)其值不同,四拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在5%之內(nèi),
    八拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在15%以內(nèi)。
    2、失步:電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的步數(shù),不等于理論上的步數(shù)。稱之為失步。
    3、失調(diào)角:轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度,電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角,由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差,采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)是不能解決的。
    4、較大空載起動(dòng)頻率:電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式、電壓及額定電流下,在不加負(fù)載的情況下,能夠直接起動(dòng)的較大頻率。
    5、較大空載的運(yùn)行頻率:電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式,電壓及額定電流下,電機(jī)不帶負(fù)載的較高轉(zhuǎn)速頻率。
    6、運(yùn)行矩頻特性:電機(jī)在某種測(cè)試條件下測(cè)得運(yùn)行中輸出力矩與頻率關(guān)系的曲線稱為運(yùn)行矩頻特性,這是電機(jī)諸多動(dòng)態(tài)曲線中較重要的,也是電機(jī)選擇的根本依據(jù)。
    其它特性還有慣頻特性、起動(dòng)頻率特性等。 電機(jī)一旦選定,電機(jī)的靜力矩確定,而動(dòng)態(tài)力矩卻不然,電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩取決于電機(jī)運(yùn)行時(shí)的平均電流(而非靜態(tài)電流),平均電流越大,電機(jī)輸出力矩越大,即電機(jī)的頻率特性越硬。要使平均電流大,盡可能提高驅(qū)動(dòng)電壓,采用小電感大電流的電機(jī)。
    7、電機(jī)的共振點(diǎn):步進(jìn)電機(jī)均有固定的共振區(qū)域,二、四相感應(yīng)子式的共振區(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(jī)驅(qū)動(dòng)電壓越高,電機(jī)電流越大,負(fù)載越輕,電機(jī)體積越小,則共振區(qū)向上偏移,反之亦然,為使電機(jī)輸出電矩大,不失步和整個(gè)系統(tǒng)的噪音降低,一般工作點(diǎn)均應(yīng)偏移共振區(qū)較多。
    8、電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制:當(dāng)電機(jī)繞組通電時(shí)序?yàn)锳B-BC-CD-DA或()時(shí)為正轉(zhuǎn),通電時(shí)序?yàn)镈A-CD-BC-AB或()時(shí)為反轉(zhuǎn)。
    特點(diǎn)特性編輯
    主要特點(diǎn)
    1、一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的3-5%,且不累積。
    2、步進(jìn)電機(jī)外表允許的較高溫度。
    步進(jìn)電機(jī)溫度過(guò)高首先會(huì)使電機(jī)的磁性材料退磁,
    從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步,因此電機(jī)外表允許的較高溫度應(yīng)取決于不同電機(jī)磁性材料的退磁點(diǎn);一般來(lái)講,磁性材料的退磁點(diǎn)都在攝氏130度以上,有的甚**達(dá)攝氏200度以上,所以步進(jìn)電機(jī)外表溫度在攝氏80-90度完全正常。
    3、步進(jìn)電機(jī)的力矩會(huì)隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。
    當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),電機(jī)各相繞組的電感將形成一個(gè)反向電動(dòng)勢(shì);頻率越高,反向電動(dòng)勢(shì)越大。在它的作用下,電機(jī)隨頻率(或速度)的增大而相電流減小,從而導(dǎo)致力矩下降。
    4、步進(jìn)電機(jī)低速時(shí)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn),但若**一定速度就無(wú)法啟動(dòng),并伴有嘯叫聲。
    步進(jìn)電機(jī)有一個(gè)技術(shù)參數(shù):空載啟動(dòng)頻率,即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟動(dòng)的脈沖頻率,如果脈沖頻率**該值,電機(jī)不能正常啟動(dòng),可能發(fā)生失步或堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的情況下,啟動(dòng)頻率應(yīng)較低。如果要使電機(jī)達(dá)到高速轉(zhuǎn)動(dòng),脈沖頻率應(yīng)該有加速過(guò)程,即啟動(dòng)頻率較低,然后按一定加速度升到所希望的高頻(電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)牡退偕礁咚伲?br>步進(jìn)電動(dòng)機(jī)以其顯著的特點(diǎn),在數(shù)字化制造時(shí)代發(fā)揮著重大的用途。伴隨著不同的數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展以及步進(jìn)電機(jī)本身技術(shù)的提高,步進(jìn)電機(jī)將會(huì)在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。
    主要特性
    1、步進(jìn)電機(jī)必須加驅(qū)動(dòng)才可以運(yùn)轉(zhuǎn),驅(qū)動(dòng)信號(hào)必須為脈沖信號(hào),
    沒(méi)有脈沖的時(shí)候,步進(jìn)電機(jī)靜止,如果加入適當(dāng)?shù)拿}沖信號(hào),就會(huì)以一定的角度(稱為步角)轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和脈沖的頻率成正比。
    2、三相步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角度為7.5度,一圈360度,需要48個(gè)脈沖完成。
    3、步進(jìn)電機(jī)具有瞬間啟動(dòng)和急速停止的優(yōu)越特性。
    4、改變脈沖的順序,可以方便的改變轉(zhuǎn)動(dòng)的方向。
    因此,打印機(jī)、繪圖儀、機(jī)器人等設(shè)備都以步進(jìn)電機(jī)為動(dòng)力**。
    控制策略編輯
    1 PID 控制
    PID 控制作為一種簡(jiǎn)單而實(shí)用的控制方法 , 在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)中獲得了廣泛的應(yīng)用。它根據(jù)給定值 r( t) 與實(shí)際輸出值 c(t) 構(gòu)成控制偏差 e( t) , 將偏差的比例 、積分和微分通過(guò)線性組合構(gòu)成控制量 ,對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制 。文獻(xiàn)將集成位置傳感器用于二相混合式步進(jìn)電機(jī)中 ,以位置檢測(cè)器和矢量控制為基礎(chǔ) ,設(shè)計(jì)出了一個(gè)可自動(dòng)調(diào)節(jié)的 PI 速度控制器 ,此控制器在變工況的條件下能提供令人滿意的瞬態(tài)特性 。文獻(xiàn)根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 ,設(shè)計(jì)了步進(jìn)電機(jī)的 PID 控制系統(tǒng) ,采用 PID 控制算法得到控制量 ,從而控制電機(jī)向*位置運(yùn)動(dòng) 。最后 ,通過(guò)仿真驗(yàn)證了該控制具有較好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性 。采用 PID 控制器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 、魯棒性強(qiáng) 、可靠性高等優(yōu)點(diǎn) ,但是它無(wú)法有效應(yīng)對(duì)系統(tǒng)中的不確定信息 。 [2] 
    目前 , PID 控制更多的是與其他控制策略相結(jié)合 , 形成帶有智能的新型復(fù)合控制 。這種智能復(fù)合型控制具有自學(xué)習(xí) 、自適應(yīng) 、自組織的能力 ,能夠自動(dòng)辨識(shí)被控過(guò)程參數(shù) , 自動(dòng)整定控制參數(shù) , 適應(yīng)被控過(guò)程參數(shù)的變化 ,同時(shí)又具有常規(guī) PID 控制器的特點(diǎn)。 [2] 
    2 自適應(yīng)控制
    自適應(yīng)控制是在 20 世紀(jì) 50 年代發(fā)展起來(lái)的自動(dòng)控制領(lǐng)域的一個(gè)分支 。它是隨著控制對(duì)象的復(fù)雜化 ,當(dāng)動(dòng)態(tài)特性不可知或發(fā)生不可預(yù)測(cè)的變化時(shí) ,為得到高性能的控制器而產(chǎn)生的 。其主要優(yōu)點(diǎn)是容易實(shí)現(xiàn)和自適應(yīng)速度快 ,能有效地克服電機(jī)模型參數(shù)的緩慢變化所引起的影響 ,是輸出信號(hào)跟蹤參考信號(hào) 。文獻(xiàn)研究者根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的線性或近似線性模型推導(dǎo)出了全局穩(wěn)定的自適應(yīng)控制算法 , 這些控制算法都嚴(yán)重依賴于電機(jī)模型參數(shù) 。文獻(xiàn)將閉環(huán)反饋控制與自適應(yīng)控制結(jié)合來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置和速度 , 通過(guò)反饋和自適應(yīng)處理 ,按照優(yōu)化的升降運(yùn)行曲線 , 自動(dòng)地發(fā)出驅(qū)動(dòng)的脈沖串 ,提高了電機(jī)的拖動(dòng)力矩特性 ,同時(shí)使電機(jī)獲得較精確的位置控制和較高較平穩(wěn)的轉(zhuǎn)速 。 [2] 
    目前 ,很多學(xué)者將自適應(yīng)控制與其他控制方法相結(jié)合 ,以解決單純自適應(yīng)控制的不足。文獻(xiàn)設(shè)計(jì)的魯棒自適應(yīng)低速伺服控制器 ,確保了轉(zhuǎn)動(dòng)脈矩的較大化補(bǔ)償及伺服系統(tǒng)低速高精度的跟蹤控制性能 。文獻(xiàn)實(shí)現(xiàn)的自適應(yīng)模糊 PID 控制器可以根據(jù)輸入誤差和誤差變化率的變化 , 通過(guò)模糊推理在線調(diào)整 PID參數(shù) ,實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的自適應(yīng)控制 , 從而有效地提高系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間 、計(jì)算精度和抗干擾性 。 [2] 
    3 矢量控制
    矢量控制是現(xiàn)代電機(jī)高性能控制的理論基礎(chǔ) ,可以改善電機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制性能 。它通過(guò)磁場(chǎng)定向?qū)⒍ㄗ与娏鞣譃閯?lì)磁分量和轉(zhuǎn)矩分量分別加以控制 ,從而獲得良好的解耦特性 ,因此 , 矢量控制既需要控制定子電流的幅值 ,又需要控制電流的相位 。由于步進(jìn)電機(jī)不僅存在主電磁轉(zhuǎn)矩 , 還有由于雙凸結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩 , 且內(nèi)部磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜 , 非線性較一般電機(jī)嚴(yán)重得多 , 所以它的矢量控制也較為復(fù)雜 。文獻(xiàn)[ 8] 推導(dǎo)出了二相混合式步進(jìn)電機(jī) d-q 軸數(shù)學(xué)模型 ,以轉(zhuǎn)子永磁磁鏈為定向坐標(biāo)系 ,令直軸電流 id =0 ,電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩與 i q 成正比 , 用PC 機(jī)實(shí)現(xiàn)了矢量控制系統(tǒng) 。系統(tǒng)中使用傳感器檢測(cè)電機(jī)的繞組電流和轉(zhuǎn)自位置 ,用 PWM 方式控制電機(jī)繞組電流 。文獻(xiàn)推導(dǎo)出基于磁網(wǎng)絡(luò)的二相混合式步進(jìn)電機(jī)模型 , 給出了其矢量控制位置伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) ,采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型參考自適應(yīng)控制策略對(duì)系統(tǒng)中的不確定因素進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償 ,通過(guò)較大轉(zhuǎn)矩/電流矢量控制實(shí)現(xiàn)電機(jī)的高效控制 。 [2] 
    4 智能控制的應(yīng)用
    智能控制不依賴或不完全依賴控制對(duì)象的數(shù)學(xué)模型 ,只按實(shí)際效果進(jìn)行控制 , 在控制中有能力考慮系統(tǒng)的不確定性和精確性 , 突破了傳統(tǒng)控制必須基于數(shù)學(xué)模型的框架 。目前 , 智能控制在步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用較為成熟的是模糊邏輯控制 、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和智能控制的集成 。 [2] 
    4 . 1 模糊控制
    模糊控制就是在被控制對(duì)象的模糊模型的基礎(chǔ)上 ,運(yùn)用模糊控制器的近似推理等手段 ,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制的方法 。作為一種直接模擬人類(lèi)思維結(jié)果的控制方式 , 模糊控制已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域 。與常規(guī)控制相比 ,模糊控制無(wú)須精確的數(shù)學(xué)模型 , 具有較強(qiáng)的魯棒性 、自適應(yīng)性 , 因此適用于非線性 、時(shí)變 、時(shí)滯系統(tǒng)的控制 。文獻(xiàn)[ 16] 給出了模糊控制在二相混合式步進(jìn)電機(jī)速度控制中應(yīng)用實(shí)例 。系統(tǒng)為**前角控制 ,設(shè)計(jì)*數(shù)學(xué)模型 ,速度響應(yīng)時(shí)間短 。 [2] 
    4 . 2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制
    神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是利用大量的神經(jīng)元按一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)調(diào)整的方法 。它可以充分逼近任意復(fù)雜的非線性系統(tǒng) ,能夠?qū)W習(xí)和自適應(yīng)未知或不確定的系統(tǒng) ,具有很強(qiáng)的魯棒性和容錯(cuò)性 ,因而在步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用 。文獻(xiàn)將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)較佳細(xì)分電流 , 在學(xué)習(xí)中使用 Bay es 正則化算法 ,使用權(quán)值調(diào)整技術(shù)避免多層前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)陷入局部較小點(diǎn) ,有效解決了等步距角細(xì)分問(wèn)題 。 [2] 
    測(cè)速方法編輯
    步進(jìn)電機(jī)是將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為角
    位移或線位移。
    一是過(guò)載性好。其轉(zhuǎn)速不受負(fù)載大小的影響,不像普通電機(jī),當(dāng)負(fù)載加大時(shí)就會(huì)出現(xiàn)速度下降的情況,步進(jìn)電機(jī)使用時(shí)對(duì)速度和位置都有嚴(yán)格要求。
    二是控制方便。步進(jìn)電機(jī)是以“步”為單位旋轉(zhuǎn)的,數(shù)字特征比較明顯。
    三是整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。傳統(tǒng)的機(jī)械速度和位置控制結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,調(diào)整困難,使用步進(jìn)電機(jī)后,使得整機(jī)的結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單和緊湊。測(cè)速電機(jī)是將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電壓,并傳遞到輸入端作為反饋信號(hào)。測(cè)速電機(jī)為一種輔助型電機(jī),在普通直流電機(jī)的尾端安裝測(cè)速電機(jī),通過(guò)測(cè)速電機(jī)所產(chǎn)生的電壓反饋給直流電源,來(lái)達(dá)到控制直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。
    功能模塊設(shè)計(jì)編輯
    本模塊可分為如下3個(gè)部分:
    · 單片機(jī)系統(tǒng):控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī);
    · 外圍電路:PIC單片機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的接口電路;
    · PIC程序:編寫(xiě)單片機(jī)控制步進(jìn)電功機(jī)的接口程序,實(shí)現(xiàn)三角波信號(hào)的輸出功能。
    (1)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與單片機(jī)的接口。
    單片機(jī)是性能較佳的控制處理器,在控制步進(jìn)電機(jī)工作時(shí),接口部件必須要有下列功能。
    ①電壓隔離功能。
    單片機(jī)工作在5V,而步進(jìn)電機(jī)是工作在幾十V,甚至較高。一旦步進(jìn)電機(jī)的電壓串到單片機(jī)中,就會(huì)損壞單片機(jī);步進(jìn)電機(jī)的信號(hào)會(huì)干擾單片機(jī),也可能導(dǎo)致系統(tǒng)工作失誤,因此接口器件必須有隔離功能。
    ②信息傳遞功能。
    接口部件應(yīng)能夠把單片機(jī)的控制信息傳遞給步進(jìn)電機(jī)回路,產(chǎn)生工作所需的控制信息,對(duì)應(yīng)于不同的工作方式,接口部件應(yīng)能產(chǎn)生相應(yīng)的工作控制波形。
    ③產(chǎn)生所需的不同頻率。
    為了使步進(jìn)電機(jī)以不同的速度工作,以適應(yīng)不同的目的,接口部件應(yīng)能產(chǎn)生不同的工作頻率。
    (2)電壓隔離接口。
    電壓隔離接口**于隔離低壓部分的單片機(jī)和高壓部分的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路,以保證它們的正常工作。
    電壓隔離接口可以用脈沖變壓器或光電隔離器,基本上是采用光電隔離器。單片機(jī)輸出信號(hào)可以通過(guò)TTL門(mén)電路或者直接送到晶體管的基較,再由晶體管驅(qū)動(dòng)光電耦合器件的發(fā)光二極管。
    發(fā)光二極管的光照到光電耦合器件內(nèi)部的光敏管上,轉(zhuǎn)換成電信號(hào),再去驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的功率放大電路,電流放大接口是步進(jìn)電機(jī)功放電路的前置放大電路。它的作用是把光電隔離器的輸出信號(hào)進(jìn)行電流放大,以便向功放電路提供足夠大的驅(qū)動(dòng)電流。
    (3)工作方式接口和頻率發(fā)生器。
    用單片機(jī)控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī),需要在輸入輸出接口上用3條I/0線對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制,這時(shí),單片機(jī)用I/O口的RA0、RAI、RA2控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的三相。
    優(yōu)勢(shì)及缺陷編輯
    優(yōu)點(diǎn)
    1、電機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度正
    比于脈沖數(shù);
    2、電機(jī)停轉(zhuǎn)的時(shí)候具有較大的轉(zhuǎn)矩(當(dāng)繞組激磁時(shí));
    3、由于每步的精度在百分之三到百分之五,而且不會(huì)將一步的誤差積累到下一步因而有較好的位置精度和運(yùn)動(dòng)的重復(fù)性;
    4、優(yōu)秀的起停和反轉(zhuǎn)響應(yīng);
    5、由于沒(méi)有電刷,可靠性較高,因此電機(jī)的壽命僅僅取決于軸承的壽命;
    6、電機(jī)的響應(yīng)僅由數(shù)字輸入脈沖確定,因而可以采用開(kāi)環(huán)控制,這使得電機(jī)的結(jié)構(gòu)可以比較簡(jiǎn)單而且控制成本;
    7、僅僅將負(fù)載直接連接到電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上也可以較低速的同步旋轉(zhuǎn);
    8、由于速度正比于脈沖頻率,因而有比較寬的轉(zhuǎn)速范圍。
    缺陷
    1、如果控制不當(dāng)容易產(chǎn)生共振;
    2、難以運(yùn)轉(zhuǎn)到較高的轉(zhuǎn)速;
    3、難以獲得較大的轉(zhuǎn)矩;
    4、在體積重量方面沒(méi)有優(yōu)勢(shì),能源利用率低;
    5、**過(guò)負(fù)載時(shí)會(huì)破壞同步,高速工作時(shí)會(huì)發(fā)出振動(dòng)和噪聲。
    驅(qū)動(dòng)方法編輯
    步進(jìn)電機(jī)不能直接接到工頻交流或直流電源上工作,而必須使用**的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器,它由脈沖發(fā)生控制單元、功率驅(qū)動(dòng)單元、保護(hù)單元等組成。驅(qū)動(dòng)單元與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)直接耦合,也可理解成步進(jìn)電動(dòng)機(jī)微機(jī)控制器的功率接口。
    驅(qū)動(dòng)要求編輯
    1、能夠提供較快的電流上升和下降速度,
    使電流波形盡量接近矩形。
    具有供截止期間釋放電流流通的回路,以降低繞組兩端的反電動(dòng)勢(shì),加快電流衰減。
    2、具有較高韻功率及效率。
    步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器,它是把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為步進(jìn)電機(jī)的角位移,或者說(shuō):控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)脈沖信號(hào),通過(guò)驅(qū)動(dòng)器就使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)步距角。也就是說(shuō)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖信號(hào)的頻率成正比。所以控制步進(jìn)脈沖信號(hào)的頻率,就可以對(duì)電機(jī)精確調(diào)速;控制步進(jìn)脈沖的個(gè)數(shù),就可以對(duì)電機(jī)精確定位。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器有很多,應(yīng)以實(shí)際的功率要求合理的選擇驅(qū)動(dòng)器。
    電機(jī)選擇編輯
    步進(jìn)電機(jī)有步距角(涉及到相數(shù))、靜轉(zhuǎn)矩、及電流三大要素組成。
     一旦三大要素確定,步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)便確定下來(lái)了。
    1、步距角的選擇
    電機(jī)的步距角取決于負(fù)載精度的要求,將負(fù)載的較小分辨率(當(dāng)量)換算到電機(jī)軸上,每個(gè)當(dāng)量電機(jī)應(yīng)走多少角度(包括減速)。電機(jī)的步距角應(yīng)等于或小于此角度。市場(chǎng)上步進(jìn)電機(jī)的步距角一般有0.36度/0.72度(五相電機(jī))、0.9度/1.8度(二、四相電機(jī))、1.5度/3度 (三相電機(jī))等。
    2、靜力矩的選擇
    步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩一下子很難確定,我們往往先確定電機(jī)的靜力矩。靜力矩選擇的依據(jù)是電機(jī)工作的負(fù)載,而負(fù)載可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載二種。單一的慣性負(fù)載和單一的摩擦負(fù)載是不存在的。直接起動(dòng)時(shí)(一般由低速)時(shí)二種負(fù)載均要考慮,加速起動(dòng)時(shí)主要考慮慣性負(fù)載,恒速運(yùn)行進(jìn)只要考慮摩擦負(fù)載。一般情況下,靜力矩應(yīng)為摩擦負(fù)載的2-3倍內(nèi)好,靜力矩一旦選定,電機(jī)的機(jī)座及長(zhǎng)度便能確定下來(lái)(幾何尺寸)。
    3、電流的選擇
    靜力矩一樣的電機(jī),由于電流參數(shù)不同,其運(yùn)行特性差別很大,可依據(jù)矩頻特性曲線圖,判斷電機(jī)的電流。
    注意
    1、步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用于低速場(chǎng)合---每分鐘轉(zhuǎn)速不**過(guò)1000轉(zhuǎn),(0.9度時(shí)6666PPS),較好在1000-3000PPS(0.9度)間使用,可通過(guò)減速裝置使其在此間工作,此時(shí)電機(jī)工作效率高,噪音低;
    2、步進(jìn)電機(jī)較好不使用整步狀態(tài),整步狀態(tài)時(shí)振動(dòng)大;
    3、由于歷史原因,只有標(biāo)稱為12V電壓的電機(jī)使用12V外,其他電機(jī)的電壓值不是驅(qū)動(dòng)電壓伏值 ,可根據(jù)驅(qū)動(dòng)器選擇驅(qū)動(dòng)電壓(建議:57BYG采用直流24V-36V,86BYG采用直流50V,110BYG采用**直流80V),當(dāng)然12伏的電壓除12V恒壓驅(qū)動(dòng)外也可以采用其他驅(qū)動(dòng)電源, 不過(guò)要考慮溫升;
    4、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大的負(fù)載應(yīng)選擇大機(jī)座號(hào)電機(jī);
    5、電機(jī)在較高速或大慣量負(fù)載時(shí),一般不在工作速度起動(dòng),而采用逐漸升頻提速,一電機(jī)不失步,二可以減少噪音同時(shí)可以提高停止的定位精度;
    6、高精度時(shí),應(yīng)通過(guò)機(jī)械減速、提高電機(jī)速度,或采用高細(xì)分?jǐn)?shù)的驅(qū)動(dòng)器來(lái)解決,也可以采用5相電機(jī),不過(guò)其整個(gè)系統(tǒng)的價(jià)格較貴,生產(chǎn)廠家少,其被淘汰的說(shuō)法是外行話;
    7、電機(jī)不應(yīng)在振動(dòng)區(qū)內(nèi)工作,如若必須可通過(guò)改變電壓、電流或加一些阻尼的解決;
    8、電機(jī)在600PPS(0.9度)以下工作,應(yīng)采用小電流、大電感、低電壓來(lái)驅(qū)動(dòng);
    9、應(yīng)遵循先選電機(jī)后選驅(qū)動(dòng)的原則。

    步進(jìn)電動(dòng)機(jī)
    RM2C5675-60S
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    步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器
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