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步進(jìn)電機

步進(jìn)電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執行機構。通俗一點(diǎn)講:當步進(jìn)驅動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號,它就驅動(dòng)步進(jìn)電機按設定的方向轉動(dòng)一個(gè)固定的角度(及步進(jìn)角)。您可以通過(guò)控制脈沖個(gè)數來(lái)控制角位移量,從而達到準確定位的目的;同時(shí)您可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機轉動(dòng)的速度和加速度,從而達到調速的目的。

工作原理

  步進(jìn)電機是一種感應電機,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)電機供電,步進(jìn)電機才能正常工作,驅動(dòng)器就是為步進(jìn)電機分時(shí)供電的,多相時(shí)序控制器。

  雖然步進(jìn)電機已被廣泛地應用,但步進(jìn)電機并不能象普通的直流電機,交流電機在常規下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅動(dòng)電路等組成控制系統方可使用。因此用好步進(jìn)電機卻非易事,它涉及到機械、電機、電子及計算機等許多專(zhuān)業(yè)知識。

  步進(jìn)電機作為執行元件,是機電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一, 廣泛應用在各種自動(dòng)化控制系統中。隨著(zhù)微電子和計算機技術(shù)的發(fā)展,步進(jìn)電機的需求量與日俱增,在各個(gè)國民經(jīng)濟領(lǐng)域都有應用。

ontent">分類(lèi)

  現在比較常用的步進(jìn)電機包括反應式步進(jìn)電機(VR)、永磁式步進(jìn)電機(PM)、混合式步進(jìn)電機(HB)和單相式步進(jìn)電機等。

永磁式步進(jìn)電機

  永磁式步進(jìn)電機一般為兩相,轉矩和體積較小,步進(jìn)角一般為7.5度 或15度;

反應式步進(jìn)電機

  反應式步進(jìn)電機一般為三相,可實(shí)現大轉矩輸出,步進(jìn)角一般為1.5度,但噪聲和振動(dòng)都很大。反應式步進(jìn)電機的轉子磁路由軟磁材料制成,定子上有多相勵磁繞組,利用磁導的變化產(chǎn)生轉矩。

混合式步進(jìn)電機

  混合式步進(jìn)電機是指混合了永磁式和反應式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相和五相:兩相步進(jìn)角一般為1.8度而五相步進(jìn)角一般為 0.72度。這種步進(jìn)電機的應用最為廣泛。

步進(jìn)電機優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)

  1. 電機旋轉的角度正比于脈沖數;

  2. 電機停轉的時(shí)候具有最大的轉矩(當繞組激磁時(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動(dòng)的重復性;

  4. 優(yōu)秀的起停和反轉響應;

  5. 由于沒(méi)有電刷,可靠性較高,因此電機的壽命僅僅取決于軸承的壽命;

  6. 電機的響應僅由數字輸入脈沖確定,因而可以采用開(kāi)環(huán)控制,這使得電機的結構可以比較簡(jiǎn)單而且控制成本;

  7. 僅僅將負載直接連接到電機的轉軸上也可以極低速的同步旋轉。

  8. 由于速度正比于脈沖頻率,因而有比較寬的轉速范圍。

缺點(diǎn)

  1. 如果控制不當容易產(chǎn)生共振;

  2. 難以運轉到較高的轉速。

步進(jìn)電機驅動(dòng)器的特點(diǎn)

 ?。?)構成步進(jìn)電機驅動(dòng)器系統的專(zhuān)用集成電路

  A、脈沖分配器集成電路:如三洋公司的PMM8713、PMM8723、PMM8714等。

  B、包含脈沖分配器和電流斬波的控制器集成電路:如SGS公司的L297、L6506等。

  C、只含功率驅動(dòng)(或包含電流控制、保護電路)的驅動(dòng)器集成電路:如日本新電元工業(yè)公司的MTD1110(四相斬波驅動(dòng))和MTD2001(兩相、H橋、斬波驅動(dòng))。

  D、將脈沖分配器、功率驅動(dòng)、電流控制和保護電路都包括在內的驅動(dòng)控制器集成電路,如東芝公司的TB6560AHQ、MOTOROLA公司的SAA1042(四相)和ALLEGRO公司的UCN5804(四相)等。

 ?。?)“細分驅動(dòng)”概述:

  將“電機固有步距角”細分成若干小步的驅動(dòng)方法,稱(chēng)為細分驅動(dòng),細分是通過(guò)驅動(dòng)器精確控制步進(jìn)電機的相電流實(shí)現的,與電機本身無(wú)關(guān)。其原理是,讓定子通電相電流并不一次升到位,而斷電相電流并不一次降為0(繞組電流波形不再是近似方波,而是N級近似階梯波),則定子繞組電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)合力,會(huì )使轉子有N個(gè)新的平衡位置(形成N個(gè)步距角)。


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