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  • 步进电机的主要特点

    步进电机的主要特点

    在我们的生活中,每个物品都有它一定的特点,比如空调,它能在炎热的夏天给您带来凉爽的感觉,能在寒冷的冬天给您带来温暖的感觉,那么步进电机也是一样的,也是有一些特点,下面小编为大家讲解一下步进电机的特点。 特点 • 准确位置控制 步进电机以一个固定的步距角转动,就像时钟内的秒针。这个角度称为基本步距角。鸣志提供两种基本步距角来作为标准电机:基本步距角为1.8°的两相步进电机和基本步距角为1.2°的三相步进电机。 • 简单的脉冲信号控制 需高精度定位的系统如下所示。控制器发出的脉冲信号可以准确地控制步进电机的转动角度和速度。 什么是脉冲信号? 脉冲信号是一个电压反复在ON 和OFF 之间改变的电信号。 每个ON/OFF 周期被记为一个脉冲。单个脉冲信号指令使电机出力轴转动一步。 对应电压ON 和OFF 情况下的信号电平被分别称为“H”和“L”。 步进电机的主要特点: 一、步进电机的精度为步进角的3-5%,不累积。(步进电机只有周期性的误差而无累积识差) 二、步进电机外表允许的最高温度。其没有积累误差(精度为100%)的特点。 三、步进电机的力矩会随转速的升高而下降。 四、步进电机低速时可以正常运转,但若高于定速度就无法启动,并伴有啸叫声。 步进电机的一些特点: (1)步进电机没有积累误差:一般步进电机的精度为实际步距角的百分之三到五,且不累积。 (2)步进电机在工作时,脉冲信号按一定顺序轮流加到各相绕组上(由驱动器内的环形分配器控制绕组通断电的方式)。 (3)即使是同一台步进电机,在使用不同驱动方案时,其矩频特性也相差很大。 (4)步进电机与其它电动机不同,其标称额定电压和额定电流只是参考值;又因为步进电机是以脉冲方式供电,电源电压是其最高电压,而不是平均电压,所以,步进电机可以超出其额定值范围工作。但选择时不应偏离额定值太远。 (5)步进电机外表允许的最高温度: 步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁,从而导致力矩下降乃至于失步,因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点;一般来讲,磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上,有的甚至高达摄氏200度以上,所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。 (6)步进电机的力矩会随转速的升高而下降:当步进电机转动时,电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势;频率越高,反向电动势越大。在它的作用下,电机随频率(或速度)的增大而相电流减小,从而导致力矩下降。 (7)步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定频率就无法启动,并伴有啸叫声。  步进电机有一个技术参数:空载启动频率,即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率,如果脉冲频率高于该值,电机不能正常启动,可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下,启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动,脉冲频率应该有加速过程,即启动频率较低,然后按一定加速度升到所希望的高频(电机转速从低速升到高速)。 (8)四相混合式步进电机一般由两相驱动器来驱动,因此,连接时可以采用串联接法或并联接法将四相电机接成两相使用。串联接法一般在电机转速较低的场合使用,此时需要的驱动器输出电流为电机相电流的0.7倍,因而电机发热小;并联接法一般在电机转速较高的场合使用(又称高速接法),所需要的驱动器输出电流为电机相电流的1.4倍,因而电机发热较大。 (9)混合式步进电机驱动器的供电电源电压一般是一个较宽的范围 (比如IM483的供电电压为12~48VDC),电源电压通常根据电机的工作转速和响应要求来选择。如果电机工作转速较高或响应要求较快,那么电压取值也高,但注意电源电压的纹波不能超过驱动器的最大输入电压,否则可能损坏驱动器。 (10)供电电源电流一般根据驱动器的输出相电流I来确定。如果采用线性电源,电源电流一般可取I 的1.1~1.3倍;如果采用开关电源,电源电流一般可取I 的1.5~2.0倍。   (11)当脱机信号FREE为低电平时,驱动器输出到电机的电流被切断,电机转子处于自由状态(脱机状态)。在有些自动化设备中,如果在驱动器不断电的情况下要求直接转动电机轴(手动方式),就可以将FREE信号置低,使电机脱机,进行手动操作或调节。手动完成后,再将FREE信号置高,以继续自动控制。 (12)用简单的方法调整两相步进电机通电后的转动方向,只需将电机与驱动器接线的A+和A-(或者B+和B-)对调即可。

    时间:2021-03-29 关键词: 步进电机 步距角 位置控制

  • 什么是步进电机?步进电机的种类

    什么是步进电机?步进电机的种类

    什么是步进电机? 文名称:步进电动机 英文名称:stepping motor 定义:将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的控制电动机。 所属学科:机械工程(一级学科);仪器仪表元件(二级学科);仪表电机(三级学科) 步进电动机是将电脉冲激励信号转换成相应的角位移或线位移的离散值控制电动机,这种电动机每当输入一个电脉冲就动一步,所以又称脉冲电动机。 简介 步进电动机(stepping motor) 步进电动机把电脉冲信号变换成角位移以控制转子转动的微特电机。在自动控制装置中作为执行元件。每输入一个脉冲信号,步进电动机前进一步,故又称脉冲电动机。步进电动机多用于数字式计算机的外部设备,以及打印机、绘图机和磁盘等装置。 步进电动机的驱动电源由变频脉冲信号源、脉冲分配器及脉冲放大器组成,由此驱动电源向电机绕组提供脉冲电流。步进电动机的运行性能决定于电机与驱动电源间的良好配合。 步进电机是一种控制用的特种电机,作为执行元件,是机电一体化的关键产品之一,随着微电子和计算机技术的发展(步进电机驱动器性能提高),步进电机的需求量与日俱增。步进电机在运行中精度没有积累误差的特点,使其广泛应用于各种自动化控制系统,特别是开环控制系统。 步进电机可以看作没有换向器的电动机。典型地,电动机中的所有绕组都是定子的一部分,并且转子可以是永磁体,或者在可变磁阻电机的情况下,可以是一些软磁材料的齿块。所有的换向必须由马达控制器在外部进行处理,通常,马达和控制器被设计成使得马达可以保持在任何固定的位置以及单向或双向旋转。大多数步进器,因为它们也是已知的,可以在音频上步进,允许它们快速旋转,并且使用合适的控制器,它们可以在受控的方向上“开始”和“停止”。 对于某些应用,可以选择使用伺服电机和步进电机。两种类型的电机都提供了类似的精确定位机会,但它们在许多方面有所不同。伺服电机需要某种类型的编码器反馈控制系统。通常,这涉及光学或磁性编码器以提供关于转子位置的反馈,以及电路的一些混合,以通过电动机驱动电流,与期望位置和当前位置之间的差异成反比。 在步进和伺服之间进行选择时,必须考虑一些问题。比如用步进电机进行定位的重复性取决于电机转子的几何形状,而用伺服电机进行定位的重复性通常取决于编码器和反馈电路中其他部件的稳定性。 步进电机可用于简单的开环控制系统; 这些通常适用于在静态载荷下以低加速度运行的系统,但是闭环控制对于高加速度来说可能是必不可少的,特别是如果它们涉及可变载荷的话。如果开环控制系统中的步进电机过载,则转子位置的所有知识都将丢失,系统必须重新初始化; 伺服电机不受此问题的困扰。 步进电机也可用于闭环系统,与伺服系统类似,增加了编码器和反馈驱动电路。性能得到提高,但需要额外的成本。 步进电机有两种类型,永磁体和可变磁阻(也有混合电机,从控制器的角度来看与永磁电机没有区别)。如果缺少电机上的标签,通常在没有电源的情况下,可以通过感觉来分辨两者。当你用手指扭动转子时,永磁电动机倾向于“齿轮”,而可变磁阻电动机几乎可以自由旋转(尽管由于转子中的剩余磁化,它们可能会轻微地转动)。你也可以用欧姆表来区分这两个品种。可变磁阻电动机通常有三个(有时是四个)绕组,有共同的回路,而永磁电动机通常有两个独立的绕组,有或没有中心抽头。 步进电机具有广泛的角度分辨率。最粗糙的电机通常每步旋转90度,而高分辨率的永磁电机每步通常可以处理1.8或甚至0.72度。使用合适的控制器,大多数永磁体和混合电机可以半步运行,一些控制器可以处理更小的步数或微步。 对于永磁电机和可变磁阻步进电机,只要电机的一个绕组通电,转子(空载)就会锁定在一个固定角度,然后保持该角度,直到转矩超过电机的保持转矩哪一点,转子会转动,试图保持在每个连续的平衡点。 步进电机的种类 按力矩产生的原理分为反应式和激磁式(目前我国使用的大都是反应式) 反应式:转子无绕组,由被激磁的定子产生反应力矩实现步进运行 激磁式:定,转子均有激磁绕组(或转子用永久磁钢),由电磁力矩实现步进 按输出力矩大小分为伺服式和功率式 伺服式:输出力矩在百分之几至十分之几(N*M)只能驱动较小的负载,要与液压所知放大器配用,才能驱动机床工作台等圈套的负载 功率式:输出力矩在5-50N*M以上,可以直接驱动机床工作台等圈套的负载 按定子数分为单定子式,双定子式,三定子式,多定子式 按各相绕组分布分为径向分布式,轴向分布式 径向分布式:电机各相按圆周依次排列 轴向分布式:电机各相按轴向依次排列

    时间:2021-03-29 关键词: 角位移 线位移 控制电动机 步进电机

  • 步进电机基本结构

    步进电机基本结构

    步进电机是从电磁铁这样简略的装l演化过来的一种电磁能f转换元件,因而设计择能够依据电磁场理论和机械结构的简繁设计出各种醒式的步进电机。从步进电机的发展过程来看也是如此,结构萦多的步进电机在历吏上相继呈现。但有的钻构型式由于功率低、噪声大、加快功能差、制造工艺杂乱等原因,存在的时刻很短就被筛选了。如章动式、棘轮式、滚切式、柔轮式、谐波式等步进电机,现在都很少或许不出产了。 基本结构 步进电机结构和工作原理 1. 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。在非超载的情况下,电机的转速,停止的位置只取决于控制脉冲信号的频率和脉冲数 2. 脉冲数越多,电机转动的角度越大。 3. 脉冲的频率越高,电机转速越快,但不能超过最高频率,否则电机的力矩迅速减小,电机不转。 工业上广泛运用的五种步进电机的结构特色、作业原理作一简略介绍 (一)反应式步进电机 反应式步进电动机亦称磁阻式(VR)步进电机。其定转子截路均由软磁资料侧成,定子上有多相励滋绕组,运用磁导的交化发生转矩,是现在运用最多的一种步进电机。 这种电动机的相效一般为三、四、五、六相。按弱组摆放方式,可分为单段式径向磁路、多段式径向成路和多段式轴向田1-4单段径向磁路反应式步进电机。 不管哪一种反应式步进电机,它们共同的特色是: 1)气隙小;为了进步反应式步进电机输出钱矩,气隙都获得很小。一般是按工艺答应的最小气陈进行加工,最大静转矩在ION“m以下的电机,气隙为0.03--”0.05 mm, 2)步距角小。由于反应式步进电动机定、转子是选用,软磁资料制成的,没有磁钢,靠磁阻变化发生转矩。在机械加工所能答应的最小齿距情况下,,转子的齿数能够做得很多。例如电机外径为130 m。的电机,当转子的齿距为1-2m。时,齿数最多可达250个。因而五相以上的电机,现在最小的步距角能够做到101左右。 3)励磁电流较大,绕组线径粗,电阻小。因而为了进步电机的快速功能,往往希甩电源电压高一些,这样就必须在主回路中串入功率较大的限流电阻0并且要求驭动电源功率较大,这样体系功率低。 4)电机的丙阻尼较小。当相数较少时,单步运转振动时刻可能很长。 (二)永磁式步进电机 永磁式步进电机是转子或定子的某一方具有永水徽钢的步进电机。另一方是由软磁资料制成,绕组轮番通电升建立的磁场与永久磁钢的稳定磁场相互作用发生转矩 励磁绕组能够作成两相或多相,但一般作成两相操控绕制。 按上述动作原理的要求,每相绕组距离一个脉冲后,电流需求反向。为此驱动器应选用桥式电路,使绕组能够正反两个方向通电。为了筒化驭动电源,也能够选用每极放里两套绕组的方法,.V动电翻与反应式步进电动机相同。每极的访套绕组的头尾相反地接到电源。由于两相正反向通电的绕组变成了四相,增加了用铜量和电动机外形尺寸。 永磁式步进电机的特色是: 1)起动颇率较低。负载起动频率通常在300H:以下。但电动机的转速不一定比反应式步进电动机低,有时反而会 高。 2)操控功率小,驭动器所运用的电压邀常为单一电压,如24V斌12V,励磁烧组电流一般也小于2A,不必或用阻值很小的限流电阻即可。 3)内部电磁阻尼较大,单步振动时刻短。 4)断电时电机具有一定的坚持转矩,故有回忆佬力,可作定位用。 常用的步进电机以混合式步进电机为主,下面介绍的选型以混合式步进电机来说明 图1是两相四线引出,两个绕组单独引出线;图2是两相六线引出,每个绕组多了一个中心抽头引出;图3是两相五相引出,其中两个绕的抽头连接在一起引了;图4是四相八线引出,四个绕组单独引出线。(注意:这里的相和三相交流电中的“相”的概念不同。步进机通的是直流电脉冲,这主要是指线路的联接和绕组数的区别) 其中以两相四线、两相五线、两相六线的最为常见。它们的区别在于选择驱动方式: 两相四线的步进电机需要选择双极性驱动。 两相五线的步进电机需要选择单极性驱动。 两相六线的步进电机可以选择双极性驱动或者单极性驱动。 (按照电流流过绕组的方向是单向还是双向来区分驱动是单极性还是双极性) 由此可以看出,以两相六线的步进电机应用最为灵活,既可以选择是单极性驱动,又可以选择双极性驱动。 由于单极性驱动方式电源利用率不大,现在应用中主要以双极性驱动方式为主,其中以恒流斩波方式的驱动最为广泛。由于恒流斩波方式的驱动器是控制电机的相电流,所以选择步进电机时考虑好电机的工作速度和对应的力矩,然后根据步进电机的额定电流来选择驱动器。电机标称的绕组电压与电机的驱动电压没有直接关系。驱动电压的高低与电机工作速度、输出力矩有关系。像信浓的步进电机,42、57(42、57指的步进电机外径,单位毫米)系列测试电机转速与力矩关系基本都是用24 VDC的驱动电压,实际应用中可以用5V~36V,甚至更高的驱动电压。提高驱动电压,可以相应提高电机高速时的输出力矩,反之亦然。 下图是电机转矩与速度对应的曲线图 PULL IN TORQUE  指牵入转矩 PULL OUT TORQUE     指输出转矩 HOLDING  TORQUE     指保持转矩(额定电流锁相时的力矩)也是电机标称的力矩。

    时间:2021-03-29 关键词: 基本结构 电磁铁 步进电机

  • 步进电机类型及其辨别

    步进电机类型及其辨别

    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。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于控制脉冲信号的频率和脉冲数。 脉冲数越多,电机转动的角度越大。 脉冲的频率越高,电机转速越快,但不能超过最高频率,否则电机的力矩迅速减小,电机不转。 反应式:转子无绕组,由被激磁的定子绕组产生反应力矩实现步进运行。 功率式:输出力矩在5~50N·m以上,可以直接驱动机床工作台等较大的负载。 轴向分相:电机各相绕组按轴向依次排列。 径向分相:电机各相绕组按圆周依次排列。 电机:转子(有齿轮)、定子(绕有线圈) 步进电动机的种类: 通常按励磁方式分为三大类: (1)反应式(VR): 转子为软磁材料,无绕组,定、转子开小齿、步距小。应用最广。 (2)永磁式(PM): 转子为永磁材料,转子的极数=每相定子极数,不开小齿,步距角较大,力矩较大。 (3)混合式(HB): 转子为永磁式、两段,开小齿,混合反应式与永磁式优点:转矩大、动态性能好、步距角小。但结构复杂,成本较高。 步进电机类型及其辨别: 对于业余爱好者来说,最容易得到的步进电机是单极性(又称双线或4相)和双极性(又称单线或两相)步进电机。 一、单极性步进电机 这种步进电机之所以称为单极性是因为每个绕组中电流仅沿一个方向流动。它也被称为两线步进电机,因为它只含有两个线圈。两个线圈的极性相反,卷绕在同一铁芯上,具有同一个中间抽头。单极性步进电机还被称为4相步进电机,因为它有4个激励绕组。单极性步进电机的引线有5或6根。 如果步进电机的引线是5根,那么其中一根是公共线(连接到V+),其他4根分别连到电机的4相。如果步进电机的引线是6根,那么它是多段式单极性步进电机有两个绕组,每个绕组分别有一个中间抽头引线。但是如何分辨这些引线呢?请继续读下述内容。 1.分辨5线单极性步进电机接头 为了找出正确的引线顺序并使电机转动,需要一块电池和一段胶带(当然也需要一个5引线步进电机)。备好记号笔来标注引线以便分辨它们。按以下步骤操作: ①用数字万用表找到公共线。其他引线与 公共线之间的电阻测量值都相同。将此线连接到电池的V+。5V或6V就足够测试用了。 ②胶带粘贴到步进电机的输出铀上,并使它垂直于轴端伸出成为一个标志。此标志的作用在于判断电机是否转动。 ③任意挑出一条引线称之为相1。若将此线接地,则电机输出轴将做轻微的转动。现在步进电机被锁定在相1的位置上。 ④取另一根引线并将其接地,仔细观察输出轴上的胶带。如果输出轴向右轻微地旋转,那么此根引线是相2。如果输出轴向左轻微地旋转,那么此根引线是相4。如果输出轴不旋转,那么此根引线就是相3。 2.分辨6线单极性步进电机接头 回收打印机旧电机时最常遇到这种类型的单极性步进电机。6线单极性步进电机通常看起来像是两个单段式电机叠放在一起,每个单段有3根线引出。这种步进电机的引线非常容易分辨。 分辨6线步进电机引线顺序的工作相当简单。如果它的结构形式是多段式步进电机,那么引线的顺序实际上已经给出了,用数字万用表可以找出每对绕组的公共线。只要保持绕组对的两根引线对应一致,它们的顺序并无关紧要,仅会影响电机的旋转方向而已。 如果不是多段式的6线步进电机,可以按以下步骤确定绕组对的引线: ①使用数字万用表找出每对绕组的公共端。 ②照上述方法能找出两个绕组对,分隔它们并加以标记。请将其中一个绕组对标记为A和C(也可以是1和3),另一个标记为B和D(也可以是2和4)。在每一对绕组中,哪条引线是何顺序并不重要,只要成对就足够了。 二、双极性步进电机 双极性步进电机之所以如此命名,是因为每个绕组都可以两个方向通电。因此每个绕组都既可以是N极又可以是S极。它又被称为单绕组步进电机,因为每极只有单一的绕组,它还被称为两相步进电机,因为具有两个分离的线圈。 双极性步进电机有四根引线,每个绕组两条。与同样尺寸和重量的单极性步进电极相比,双极性步进电机具有更大的驱动能力,原因在于其磁极(不是中间抽头的单一线圈)中的场强是单极性步进电机的两倍。双极性步进电机的每个绕组需要一个可逆电源,通常由H桥驱动电路提供。由于双极性步进电机比单极性步进电机的输出力矩大,因此总是应用于空间有限的设计中。这也是软盘驱动器的磁头步进机械系统的驱动之所以总是采用双极性步进电机的原因。 可以相当简单地使用数字万用表来查找两个绕组。如果在某两根引线之间能够测量到阻值,那么这两根引线之间就属于一个绕组,其他两根线之间是另外一个绕组。双极性步进电机的步距通常是1.8°,也就是每周200步。

    时间:2021-03-28 关键词: 类型 辨别 步进电机

  • 步进电机有哪些分类?步进电机驱动器有何作用?

    步进电机有哪些分类?步进电机驱动器有何作用?

    步进电机将是下述内容的主要介绍对象,主要内容在于介绍步进电机的分类以及步进电机驱动器的作用。通过这篇文章,小编希望大家可以对步进电机的相关情况以及信息有所认识和了解,详细内容如下。 一、步进电机的分类 步进电机按结构分类:步进电动机也叫脉冲电机,包括反应式步进电动机(VR)、永磁式步进电动机(PM)、混合式步进电动机(HB)等。 1)反应式步进电动机:也叫感应式、磁滞式或磁阻式步进电动机。其定子和转子均由软磁材料制成,定子上均匀分布的大磁极上装有多相励磁绕组,定、转子周边均匀分布小齿和槽,通电后利用磁导的变化产生转矩。一般为三、四、五、六相;可实现大转矩输出;步距角小;断电时无定位转矩;电机内阻尼较小,单步运行震荡时间较长;启动和运行频率较高。 (2)永磁步进电动机:通常,电动机的转子由永磁材料制成。 由软磁材料制成的定子具有多相励磁绕组。,定子和转子周围没有小齿和狭槽。 通电后使用永磁体和定子电流磁场。 相互作用产生扭矩。 一般为两相或四相; 输出扭矩小; 大步距角 断电时有一定的保持转矩; 启动和运行频率低。 (3)混合式步进电机:又称永磁反作用式和永磁感应式步进电动机,结合了永磁式和电抗式的优点。定子与四相电抗步进电动机之间没有区别,转子结构更为复杂。 一般为两相或四相;必须提供正负脉冲信号;输出转矩大于永磁型;步距角小于永磁型;断电时无定位扭矩;启动和运行频率较高;快速步进电机。 二、步进电机驱动器的作用 步进电机驱动器是一种能将其承受到的电脉冲信号转化成为角位移量的执行机构。当步进电机驱动器接纳到了一个电脉冲信号后,它就驱动其步进电机依照原先完成设定的方向转动一个固定的角度位移(我们称之为“步距角”),它的旋转是按一个固定的角度一步一步来运转的。我们能够经过控制其发送的脉冲的个数来控制其角度的位移量,从而到达精准定位的目的;同时我们也能够经过控制其脉冲信号的频率来控制其步进电机转动的速度和加速度,从而到达其调速跟定位的目的。普遍应用在于各种的雕琢机、水晶研磨机、中型数控机床、脑电绣花机、包装机械、喷泉、点胶机、切料送料系统等等等一些分辨率请求较高的大型、中型数控设备上。 步进电动机的相数是指步进电动机内部的线圈组的数目。 常用的有两相,三相,四相和五相步进电机。 电动机的相数不同,步距角也不同。普通的两相步进电动机的步进角是1.8度,三相是1.2度,而五相是0.72度。 当未配置步进电机细分驱动器时,用户主要依靠选择具有不同相数的步进电机来满足步进角要求。 如果使用细分驱动器,则相数将变得毫无意义。用户只需更改驱动器上的细分编号即可更改步距角。 将步进电动机驱动器细分后,它将使电动机的运行性能发生质的飞跃,但这一切都是由驱动器本身产生的,与电动机和控制系统无关。在应用中,用户唯一需要注意的一点就是步进电机的步进角的变化,这将影响控制系统发送的步进信号的频率,因为步进电机的步进角是 细分后发生了变化。 如果变小,则请求阶跃信号的频率应相应增加。以一个1.8度的步进电机为例:驱动器的步距角在半步状态下为0.9度,在第十个细分中为0.18度。 这样,在要求电动机速度相同的条件下,控制系统步进信号的频率是十个细分中半步运行频率的5倍。 普通步进电机的精度为步进角的3〜5%。 步进电机的单步偏差不会影响下一步的精度,因此步进电机的精度不会累积。 上述所有信息便是小编这次为大家推荐的内容,希望大家能够喜欢,想了解更多有关它的信息或者其它内容,请关注我们网站哦。

    时间:2021-02-10 关键词: 步进电机驱动器 脉冲电机 步进电机

  • 什么是步进电机驱动器?步进电机驱动器如何调速?

    什么是步进电机驱动器?步进电机驱动器如何调速?

    在这篇文章中,小编将对步进电机驱动器和步进电机驱动器的调速方法的相关内容和情况加以介绍以帮助大家增进对驱动器的了解程度,和小编一起来阅读以下内容吧。 一、什么是步进电机驱动器 步进电机驱动器是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”),它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速和定位的目的。步进电机不能直接连接到直流或交流电源上工作,而必须使用专用的驱动电源(步进电机驱动器)。 控制器(脉冲信号发生器)可以通过控制脉冲数来控制角位移,从而达到精确定位的目的。 同时可以通过控制脉冲频率来控制电动机的转速和加速度,从而达到调速的目的。 二、步进电机驱动器调速方法 随着电力电子技术的飞速发展,变频调速的性能指标可以完全达到甚至超过直流电动机调速系统。步进电动机驱动器通过调节输入驱动器的脉冲频率和驱动器的细分参数来调节步进电动机的速度。实际上,它是控制单位时间内步进电机的步数。步进电机驱动器的调速方法主要包括六个:改变极对数调速、变频调速、换向器电机调速、串级调速、定子调压调速和电磁转差离合器调速。 (一)改变极对数调速 优点:①无附加滑差,效率高; ②控制电路简单,维修方便,价格低廉; ③采用定子调压或电磁滑差离合器,可以实现平稳的调速,效率更高。 缺点:逐步调速无法实现无级,平稳的调速。 由于电机结构和制造工艺的限制,通常只能实现2至3极对的步进调速,并且调速范围非常有限。 (二)变频调速 优点:①无附加滑差,效率高,调速范围广; ②在低负载下运行时间长或频繁启停的场合,可以达到省电,保护电动机的目的。缺点:技术较为复杂,价格较高。 (三)换向器电机调速 优点:①交流同步电动机结构简单,直流电动机调速性能好;②低速使用电源电压,高速换向采用步进电机的反电动势进行自然换相,运行可靠; ③无附加滑差损失,效率高,适用于高速大容量同步电动机的启动和调速。缺点:过载能力低,无法充分利用原始电动机的能力。 (四)串级调速 优点:①调速过程中产生的滑差能量可用于反馈。 高效率; ②设备的容量与速度调节范围成正比,适用于70%至95%的速度调节。 缺点:功率因数低,谐波干扰,正常运行时无制动扭矩,适合单象限运行中的负载。 (五)定子调压调速 优点:①电路简单,装置尺寸小,价格便宜; ②使用维护方便。 缺点:①在调速过程中增加滑差损耗,这种损耗会导致转子发热,效率降低; ②调速范围比较小; ③要求使用高转距电机,如特殊设计的转矩电机,因此特性较柔和,一般适用于55kW以下的异步电机。 (六)电磁转差离合器调速 优点:①结构简单,控制装置容量小,价格相对便宜; ②运行可靠,维修方便; ③无谐波干扰。 缺点:①速度损失大,因为电磁滑动离合器本身具有较大的滑动,所以输出轴的最大速度仅为电动机同步速度的80%至90%; ②在调速过程中,滑差功率全部转化为热量损失,效率低下。 以上所有内容便是小编此次为大家带来的有关步进电机驱动器和步进电机驱动器的调速方法的所有介绍,如果你想了解更多有关步进电机驱动器的内容,不妨在我们网站或者百度、google进行探索哦。

    时间:2021-02-10 关键词: 驱动器 步进电机驱动器 步进电机

  • 大佬带你谈谈步进电机,啥又是直流电机

    大佬带你谈谈步进电机,啥又是直流电机

    电机是诸多电子设备中都存在,由此可见电机的重要性。在往期文章中,小编对伺服电机、变频电机都有所介绍。为增进大家对电机的了解,本文将对步进电机和直流电机加以阐述。如果你对电机相关内容具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。 一、步进电机 步进电机其实是一种特殊的直流无刷电机,需要直流电驱动,需要驱动器换相,但由于运动特点和直流无刷电机相差很大,所以步进电机被单独分成一个产品种类。直流电机分为直流有刷电机和直流无刷电机,一般大家说的直流电机一般是指直流有刷电机。直流有刷电机只要加上合适的电压就会转,而且转得圈数难以精确控制;而步进电机则按照节拍工作,可以旋转极小的角度,控制方式两者也有差别,下面小编就来给大家详细介绍下。步进电机是一种离散运动的装置,它和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中,步进电机的应用十分广泛。 步进电机可以实现电机转速和位置的精确控制,一般步进电机的精度为步进角的5%之内,且不累积误差。 步进电机必须加驱动才可以运转,驱动信号必须为脉冲信号,没有脉冲的时候,步进电机静止,如果加入适当的脉冲信号,就会以一定的角度(称为步距角)转动。转动的速度和脉冲的频率成正比。 改变脉冲的顺序,可以方便的改变转动的方向。因此,打印机、绘图仪、机器人等设备都以步进电机为动力核心。 步进电机外表允许的最高温度。步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁,从而导致力矩下降乃至于失步,因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点;一般来讲,磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上,有的甚至高达摄氏200度以上,所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。 步进电机的力矩会随转速的升高而下降。当步进电机转动时,电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势;频率越高,反向电动势越大。在它的作用下,电机随频率(或速度)的增大而相电流减小,从而导致力矩下降。 步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声。步进电机有一个技术参数:空载启动频率,即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率,如果脉冲频率高于该值,电机不能正常启动,可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下,启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动,脉冲频率应该有加速过程,即启动频率较低,然后按一定加速度升到所希望的高频(电机转速从低速升到高速)。步进电动机以其显著的特点,在数字化制造时代发挥着重大的用途。伴随着不同的数字化技术的发展以及步进电机本身技术的提高,步进电机将会在更多的领域得到应用。 二、直流电机 直流电机是指能将直流电能转换成机械能(直流电动机)或将机械能转换成直流电能(直流发电机)的旋转电机。它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机,将电能转换为机械能;作发电机运行时是直流发电机,将机械能转换为电能。包括直流发电机和直流电动机。直流电机分为直流有刷电机和直流无刷电机,直流无刷电机需要驱动器来实现电子换相,成本高但寿命长噪声低;直流有刷电机成本低,使用简单,但生命短噪声大。 以上便是此次小编带来的“电机”相关内容,通过本文,希望大家对步进电机和直流电机具备一定的认知。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

    时间:2021-01-04 关键词: 电机 指数 步进电机

  • 3D动画演示:步进电机内部结构与工作原理

    关注、星标公众号,不错过精彩内容 视频来源:Instagram美图 素材来源:机械设计制造及其自动化 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。 在非超载的情况下,电机的转速、停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,当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度。 可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。   步进电机工作原理: 当电流流过定子绕组时,定子绕组产生一矢量磁场。该磁场会带动转子旋转一角度,使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。 当定子的矢量磁场旋转一个角度。转子也随着该磁场转一个角度。每输入一个电脉冲,电动机转动一个角度前进一步。 它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。 改变绕组通电的顺序,电机就会反转。所以可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动。 关注

    时间:2020-10-25 关键词: 机械设计 步进电机

  • 手把手教你,让步进电机动起来~

    步进电机特点: 它是通过输入脉冲信号来进行控制的 电机的总转动角度由输入脉冲数决定 电机的转速由脉冲信号频率决定 步进电机主要用于一些有定位要求、进行精确控制的场合。特别适合要求运行平稳、低噪音、响应快、使用寿命长、高输出扭矩的应用场合。比如3D打印机、工业机器人等场景。 步进电机在工业机器人中的应用 步进电机相关概念: 拍数完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示,或指电机转过一个齿距角所需脉冲数,以四相电机为例,有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB,四相八拍运行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。 步距角控制系统每发一个步进脉冲信号,电机所转动的角度。现在市场上常规的二、四相混合式步进电机基本步距角都是1.8°。 相关问题: 问题:有一步进电机参数,如下: [电压 12VDC   相数 4   减速比 1/64   步距角 1.8° /64  驱动方式 四相八拍 ]  请问: 步距角1.8°/64 ,后面的 “/64”表示什么意思?此步进电机转一圈,要多少步? 答案:12VDC的步进电机,L298N的VS接12V直流电源。步进电机本身到电机轴之间是有一级齿轮减速的,64指减速比,即:电机本身的转子转64圈,输出的电机轴才转1圈。步距角1.8° /64表示,每走动64拍,转过角度为1.8度,转一圈共需要(360/1.8)*64=12800拍(步) 若是新手,不知道怎么设计电机驱动电路,可以直接购买电机驱动模块,市面上这种功能模块非常多,比如L298N电机驱动模块,只需要单片机6个IO外加一个电机供电电源即可驱动步进电机。 L298N主要参数说明 控制信号供电:直流5V; 电机供电:直流3V~46V(建议使用36V以下) 最大工作电流:2.5A 额定功率:25W 控制信号输入电压范围: 低电平:-0.3V <= Vin <= 1.5V 高电平:2.3V <= Vin <= Vss 使能信号输入电压范围: 低电平:-0.3V <= Vin <= 1.5V(控制信号无效) 高电平:2.3V <= Vin <= Vss(控制信号有效) L298N芯片的输入电压有两个: 如果步进电机为5VDC供电,那么VSS和VS可以短接到一起;VSS和VS两个电源要共地;L298N使用的过程中,发热较大,最好添加散热片。 VSS:逻辑电压,提供逻辑器件的电源,允许4.5~7V,建议为5V。 VS:小于或等于46V,供给电机,和L298内部输出端的工作电源,根据电机的额定电压来接。 如果想自己设计电路实现电机的驱动,可以参考如下电路。 L298N原理图 应用实例 驱动步进电机 驱动四线两相电机,四个状态为1、AB正电压;2、A-B正电压;3、A-B-正电压;4、AB-正电压。 程序中使能ENA和ENB之后,令StepMotor_OUT1~StepMotor_OUT4按四个状态变化,时序控制如下图所示,即可控制步进电机的方向: 实现代码 1. 驱动步进电机的引脚初始化 void StepMotor_Init(void){ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE); //使能PB,PC端口时钟 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure); GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_6); GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_7); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12|GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); L298D_1AA = 0; L298D_2AA = 0; L298D_3AA = 0; L298D_4AA = 0; L298D_12ENA = 0; L298D_34ENA = 0;} 2. 两相电机驱动代码,包括正转和反转 void TwoPhaseMotor(unsigned char nInputData ,unsigned char nDirection){ if(1 == nDirection) //逆时针 { switch(nInputData) { case 1: { L298D_1AA = 0; L298D_2AA = 1; L298D_3AA = 0; L298D_4AA = 1; } break; case 2: { L298D_1AA = 0; L298D_2AA = 1; L298D_3AA = 1; L298D_4AA = 0; } break; case 3: { L298D_1AA = 1; L298D_2AA = 0; L298D_3AA = 1; L298D_4AA = 0; } break; case 4: { L298D_1AA = 1; L298D_2AA = 0; L298D_3AA = 0; L298D_4AA = 1; } break; } } else if(0 == nDirection) //顺时针 { switch(nInputData) { case 1: { L298D_1AA = 1; L298D_2AA = 0; L298D_3AA = 0; L298D_4AA = 1; } break; case 2: { L298D_1AA = 1; L298D_2AA = 0; L298D_3AA = 1; L298D_4AA = 0; } break; case 3: { L298D_1AA = 0; L298D_2AA = 1; L298D_3AA = 1; L298D_4AA = 0; } break; case 4: { L298D_1AA = 0; L298D_2AA = 1; L298D_3AA = 0; L298D_4AA = 1; } break; } }} 上面函数调用一次,步进电机走一步,对上面函数进行封装,既得到走任意步,可控制方向的函数: void TwoPhaseMotorNCircle(int n,unsigned char direction){ int i,j; L298D_12ENA = 1; //只有转的时候使能,否则持续供电,芯片和电机过热。 L298D_34ENA = 1; for(i=0;i

    时间:2020-09-29 关键词: 脉冲信号 步进电机

  • 步进电机的工作特性

        逐日升温平板电视市场,让液晶电视进入了越来越多的家庭中。然而大多数用户并不了解液晶电视的原理,在使用中逐渐发现屏幕上有总会有一些抹之不去的小点,虽说对总体画面没有影响,但始终对这种瑕疵感到不爽。液晶电视这种瑕疵的正确叫法,被称为“坏点”,也称呼为“点缺陷”或“坏斑”,是一种液晶面板的不可修复的物理损伤,主要由于坏点对应部位的局部损坏所导致。   从原理说起 透视坏点的形成   液晶电视机的核心-液晶面板是由无数的像素点所组成,这也是液晶电视机显示图像的最小单位,而无数的像素点组成阵列后就发生了由点及面的量变,形成了一幅完整的图像,大多数显示设备都是基于这一原理而构成。坏点是液晶显示板上不可修复的像素,在大多数情况下是在生产过程中产生的。   液晶面板的每像素点与三个相对独立的液晶单元盒进行对应,相比CRT和等离子每个像素点对应一个荧光粉盒的结构更为复杂。液晶面板由固定的液晶像素组成,每个液晶单元盒中都具备一个条状的液晶材料,可通过一对应的驱动管改变电压而改变液晶的旋光状态,从而获得不用的通光量,这样液晶单元盒就可以看做是一个细小的光阀。液晶单元盒的前端再加上红(R)、绿(G)、蓝(B)滤光片,配合最后端灯管的照亮和最前端玻璃的折射就可使像素根据需求变幻出不同的颜色。这即是最基本的液晶面板成像原理,任何液晶电视都是在此基础上发展而成。   从这里我们可以看到这种方式需要很多的液晶单元盒来组成,以分辨率为1366&TImes;768的32寸液晶电视为例,其需要的液晶单元盒计算方法为1366&TImes;768&TImes;3,即3,147,264个!这就需要相同数量的驱动管来对其进行施加电压驱动。这势必对现有的制造技术提出了很高的挑战。在生产时,任何一个驱动管的若出现故障都会直接导致液晶材料不能转动,于是就造成了坏点的产生。坏点并不能按照电路的指令进行变化,而是始终显示为一种颜色。假如红绿蓝三原色中有一种或者更多产生故障,则该像素就不能正常的改变颜色而会变成一个固定颜色的点,在某些背景色下就会明显的看得出来,这就是坏点。坏点是液晶屏幕在生产和使用中不可100%避免的一种物理性损伤,大部分情况下它产生于屏幕制造时,在使用中受到撞击或者自然损耗也可能导致出现坏点。只要组成单个像素的三原色中一个或者多个受到损坏,坏点就会产生,而生产和使用都是可能造成损坏的。   深入读解 坏点及面板的分类   根据不同的损坏程度,坏点可分为两类类情况:   坏点造成这种情况的原因在于像素点对应的三个液晶盒驱动管都出现了故障,在切换至红、绿、蓝三色显示时这三个单元盒始终在与液晶面板平行或垂直的位置上,导致任何颜色下都始终呈现为纯黑色或纯白色的像素点。   亮点:造成这种情况的原因在于像素点对应的一个液晶盒驱动管中的一至两个驱动管出现了故障,在切换红、绿、蓝三色显示时这几个单元盒始终在与液晶面板垂直的位置上。导致黑屏的情况下呈现的红、绿、蓝颜色中一种颜色的像素点;或者本来应呈现红、绿、蓝三色中的一种颜色时却只能呈现出白色,同时在另外两种模式下均有其它非本色色点的情况。前一种情况可确定为一个驱动管损坏,后一种情况可确定为两个驱动管损坏。   暗点:造成这种情况的原因于亮点相反,在切换红、绿、蓝三色显示时损坏的一至两个单元盒始终在与液晶面板平行的位置上。导致白屏的情况下出现非单纯红、绿、蓝的像素点。根据红、绿、蓝三色在同一位置的显示情况可以确定暗点中到底有几个液晶盒驱动管损坏。三色中能正确呈现出两色,额外一色显示为黑色时可确定为一个驱动管损坏。三色中只能正确呈现出一色,额外两色显示为黑色时的情况可确定为两个驱动管损坏。   遗憾的是以目前的技术和工艺,还不能保证每批生产出来的液晶屏完全没有坏点的产生,只能尽量采取避开坏点的方法来切割液晶面板。并按照坏点的多少对液晶面板的平直进行区分,ISO组织制定的液晶面板坏点的标准是:Class 1不允许有坏点;Class 2允许有3个以内坏点;Class 3允许有3个以上10个以内坏点;Class 4允许有10个以上坏点。   不过面板生产厂商并严格按照ISO标准进行区分,而是以分为A+、A、B、C等型号。日本面板厂商的标称是3个坏点以内为A级,韩国是以5个以内为A级,而台湾标准则为8个以内为A级。当然,这根据生产工艺的 不断提高而改变,而非一成不变,这是在选购前所必需注意的。此外,由于全球各地对坏点定义等级的标准不同,由于受液晶面板技术和制造工艺的不足成本限制,因此目前在业界,很多制造商们都默认一块面板的坏点如果少于3~6个的话就是合格产品,只有一些才用A+面板的产品才会做出零亮点或零坏点一类的承诺。   平板彩电是目前市场上投诉率比较高的产品之一,各个厂家对待坏点及其维修问题的态度也各不相同,所以现在市场上对坏点的问题还比较混乱。有些品牌是包无亮点,其主要原因是亮点对画面的影响比较小,而厂家通过一些技术手段将亮点转化为暗点。比较普遍的是对暗点的数目有规定,也就是说屏幕上有几个暗点是属于正常情况,是不能包换的。对消费者来说,虽然暗点对画面的影响不是非常明显,但仔细观察还是可以发现的,而且绝大多数消费者也不会花费不菲的价格购买一个拥有瑕疵的产品。   出现这种情况的主要原因是,在液晶电视售后维修中,液晶屏出现坏点的维修价格比较高。这样的问题出现后,就像一般的维修网点都没有办法解决,要返回工厂更换液晶屏,而液晶屏的价格占了液晶电视价格的七成以上,如此势必大量增加成本,所以大多数厂家对液晶屏坏点问题有如此态度也就不奇怪了。   因此就笔者的观点来看,选择液晶电视一定要在付款以前就把这些问题解决,宁可多花一点时间,选到一款没有任何瑕疵的液晶电视,也不要匆匆忙忙就下决定。付款之前决定权在您的手里,您有权决定是否购买这款电视,而付款以后,基本只能任厂家摆布了。   对于已经出现问题的用户来说,维修方面,大多数彩电品牌承诺在包修期内免费上门维修,但在保修期外的收费价格就比较高了。但是要想换货的话,以以往的经验来看,一般只有在坏点比较严重的情况下才有可能得到满足,原因前面已经提到,厂商的代价太高。对于保修来说,现行的“三包”规定只适用于黑白电视机和彩色电视机,“三包”规定中也没有对包括液晶电视在内的平板电视产品的维修作出明确界定,造成了各大厂商各自为阵的局面。以国内主要厂商的液晶电视保修规定来说:夏新是整机保修期1年;TCL是整机以及主要部件保修期1年;长虹各型号保修期不同;夏普是保修期1年;夏华是整机1年及主要部件3年。   今年4月份国家信息产业部颁布了标准的编号为SJ/T 11343-2006的《数字电视液晶显示器通用规范》,对消费者来说具有一定的参考性,其中规定:液晶电视A区里面不允许有任何的白色或者绿色亮点,允许有一个红色或者蓝色的亮点;整个屏幕允许有两个亮点,但是在屏幕上任何的1/9屏高和1/9屏宽的区域内不允许有2个以上的白色或者绿色亮点,就是说两个白色或者绿色的亮点间的距离要是靠得太近的话也是属于不合格屏。A区是指屏幕中央宽度跟屏幕高度相同的区域,除了A区以外的区域就是B区。这个标准是也就是我们平常所说的LCD国家行业标准,但是这个标准要到2007年1月1日起才开始执行,而且只是一个推荐性标准,并不是强制执行。但LCD国家行业标准对消费者来讲,可以作为我们购买液晶电视的一个标准和参考。  

    时间:2020-09-08 关键词: 步进电机

  • 意法半导体:通用电机与步进电机控制方案

    2月26日上午消息在25日的世界移动通信大会上,意法爱立信发布了首个单射频方案实现载波聚合的极速LTEAdvanced Modem平台Thor M7450,以及采用了FD-SOI技术的3GHz NovaThor L8580处理器。 意法爱立信全球高级副总裁Marc Cetto在展台接受了C114的采访,据他透露,意法爱立信今年将向中国市场推出四款新产品。TD-LTE也在研发中,支持TD-LTE、LTE FDD、WCDMA、TD-SCDMA以及GSM模式,产品预计于今年8月份推出。 另外,意法爱立信的LTE FDD产品已经成熟,且通过了美国运营商AT&T的所有测试。 Marc同时回应了意法爱立信公司战略发展的问题,去年10月份,意法爱立信聘请摩根大通(JP Morgan)研究公司战略发展选择,Marc称,目前发展战略评估仍在进行中,没有最新进展可以对外公布。 Marc称,意法爱立信目前没有任何债务在身,成本节省计划仍继续执行,但目前没有裁员计划。

    时间:2020-09-05 关键词: 电机控制 电机 意法半导体 电机控制芯片 步进电机

  • 德州仪器步进电机控制方案

    德州仪器步进电机控制方案

      方框图   设计注意事项   步进电机概述   步进电机安装有带永久磁性的转子,而定子至少具有两个绕线。当转子磁性与定子绕线保持一致时,将驱动第二个绕线。两个绕线交替开启和关闭,这将导致电机锁定在想要的步进位置。通过绕线的电流方向还可反向。   在带有两个定子绕线的步进电机中,有四个步进以 90° 隔开。根据向定子绕线提供的脉冲,可精确控制步进电机移动的步进。   步进电机的速度控制可通过向绕线提供脉冲频率实现,而旋转方向可通过反向脉冲序列进行更改。电机内部的极片有许多齿,有助于定位相对于定子的转子位置。一些步进电机的定子级也有齿。   根据使用的控制技术,可全步进、半步进或微步进控制步进电机。简单的方形脉冲可以控制处于全步进的电机,而先进控制技术(如脉宽调制 (PWM))可用于微步进。   微处理器   基本 MSP430 MCU 与步进控制驱动器 IC(如 DRV8412)配合使用,能够以极低的成本提供全步进或高达 16 个微步进。更复杂的步进电机控制可通过 Stellaris® 或 C2000™ MCU 实现。板载外设(如 ADC 和 PWM)创建高度集成的解决方案,可满足步进电机的所有应用要求。   接口/连接   传统模拟 RS-232/RS-485 接口一直是电机控制应用的常见选择。展望未来,设计人员将在其产品中集成主流接口,如以太网、USB 和 CAN。   TI 致力于同时为传统和新兴工业接口提供解决方案。例如,TI 最近推出了全世界首款隔离式 CAN 收发器 ISO1050。   电源管理   德州仪器 (TI) 提供从标准 IC 到高性能插件、变压器、数字电源 MOSFET 和集成电源模块的电源管理 IC 解决方案。   从 AC/DC 和 DC/DC 电源、线性稳压器和非隔离式开关 DC/DC 稳压器到 PMIC 和电源及显示解决方案,德州仪器 (TI) 的电源管理 IC 解决方案都能帮助您完成项目开发。

    时间:2020-09-02 关键词: 德州仪器 电机控制 步进电机

  • 详解XC866步进电机阀门控制系统

    详解XC866步进电机阀门控制系统

      阀门市场的快速增长,对阀门控制技术提出了更高的要求。通常情况下,阀门用手动调节,然而在某些比较恶劣环境条件下,手动调节就显得不太合适。在某些应用场合,对阀门的控制不仅仅是简单的开关控制,还涉及到开度控制以及流量等各种关系控制。这就需要我们设计一种智能型的自动阀门控制系统。鉴于步进电机具有控制简便、定位准确等特点,因此非常适合于单片机控制。近年来,利用步进电机对阀门控制的技术已经应用到各个领域。为此,我们设计了一种利用XC866单片机控制步进电机,来调控阀门开关角度的装置。   步进电机工作特性   步进电机一般分为永磁式(PM)、反应式(VR)和混合式(HB)三种类型。目前,二相混合式步进电机的应用最为广泛。本设计采用的正是二相四线步进电机,步距角为1.8°,不细分。步进电动机基本原理与普通的永磁同步电动机是相通的,它是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下,电机的转速、停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,电机则转过一个步距角,而步进电机的驱动电路是根据单片机产生的控制信号进行工作。二相步进电机的内部结构如图1所示。 图1 二相步进电机的内部结构   由图1可知,该步进电动机有A和B两相绕组,由于感应子式步进电动机的特殊性。当在A、B两相绕组中通以对称的正旋交流电时,将产生圆形旋转磁场,而如果按照的顺序依次对绕组通以确定幅值的直流电,将产生4步一循环的步进旋转定子磁场,步进角度为90°。为了充分利用电动机容量.增大输出力距,二相步进电动机整步运行通常采用的通电顺序。此时步进电机正转,当通电顺序反转时,步进电机反转。   设计方案   这里,利用英飞凌XC866单片机和外围芯片组成的控制系统代替脉冲发生器和脉冲分配器,用软件的方法控制单片机产生脉冲。设计一个阀门控制电压采样电路,用一个0~2.5V的电压控制阀门的开关程度,0V时阀门关闭,2.5V时阀门完全打开。单片机通过定时器产生中断对电压进行采样,经A/D转换后与前一次的数值做差。若差值超过允许的波动范围,则单片机会根据差值的正、负号确定电机的转向,通过计算得出相应的脉冲数;再发送脉冲,驱动步进电机的相应转动,增大或减小阀门的开度。若电压的差值在允许的波动范围内,则单片机不发送脉冲,阀门静止不动。   1 主控芯片XC866简介   XC866单片机是英飞凌公司推出的8位微控制器XC800系列的第一款产品,它具有处理能力强、运行速度快、安全性能突出、片上资源丰富、工程开发方便快捷等优点,性价比非常突出。它的输入/输出口(I/O 口)可由3.3V 或5.0V 供电;内核需2.5V 供电。主要特性包括:用来产生脉宽调制信号、带有电机控制专用模式的捕获/比较单元(CCU6);具有如自动扫描和结果累加(用于抗混迭滤波或结果平均)等特性。   XC866内部集成了高性能的8051内核以及功能强大的外设,对于熟悉51单片机的用户,可以在较短的时间内熟悉其性能,并利用其丰富的外设实现各种相对复杂的应用。

    时间:2020-08-31 关键词: 电机阀门 步进电机

  • 技术分析:AFS系统步进电机控制和关键诊断

    技术分析:AFS系统步进电机控制和关键诊断

      步进电机分为变磁阻(VR)、永磁(PM)和混合型(Hybrid)步进电机,在车用环境中,最常用的是永磁型步进电机,其转子是永磁体。在汽车应用环境中,也有许多场合需要用到步进电机,如AFS前大灯水平位置调节、弯道调节和光线几何形状调节,都需要用到步进电机作为执行器。图1是典型的AFS系统示意图。图2是英飞凌针对AFS应用的芯片组解决方案。   英飞凌作为领先的汽车半导体提供商,为解决汽车步进电机控制和驱动问题,研发了步进电机专用控制芯片TLE4729G。这颗控制器具有一系列优异的性能,被大多数零部件供应商在系统集成中采用。   英飞凌在提供TLE4729G基本的数据手册之外还提供了多篇应用笔记以方便客户快速对系统进行设计,本文在评估板基础上对步进电机系统和诊断要点进行了阐述和说明,是对英飞凌步进电机控制技术支持的一个补充。TLE4729G用于控制、驱动两相步进电机的智能功率器件,其内部结构如图3所示。其中,与应用相关的重要端口说明如表1所示。

    时间:2020-08-31 关键词: emc afs系统 步进电机

  • 汽车AFS的电机驱动方案及应用设计要点

    汽车AFS的电机驱动方案及应用设计要点

      近年来,汽车中的电子成分不断提升,帮助提升燃油经济性,减少排放,增强安全、照明、车载网络及信息娱乐系统等。其中,汽车前照灯是安全驾驶的一个重要环节,安森美半导体创新及领先行业的汽车自适应前照灯系统(AdapTIve Front-lighTIng System, AFS)电机驱动方案克服传统前照灯的局限,帮助提升行车安全性。本文分析AFS的特性,介绍安森美半导体的AFS方案,以及应用设计要点,帮助客户应用汽车AFS方案。   自适应前照灯系统(AFS)的应用优势及工作原理   传统汽车前照灯的灯光跟车身方向始终一致,在汽车转弯时无法有效照明弯道内侧的盲区,如果弯道内侧恰好存在人或物体,而车速又未恰当降低,则会带来安全隐患,如图1所示。相比较而言,AFS功能可以提供旋转(swiveling)调节效果,能够根据方向盘的角度转动,把有效的光束投射到驾驶者需要看清的前方路面上,帮助降低安全隐患。 图1:AFS功能的旋转调节(左图)及水平调节(右图)照明效果   除了能够进行动态旋转调节,AFS功能还能提供动态水平高度调节。此功能根据负载轴传感器的信号来调节前照灯的水平高度,可以适应不同的负载及不同的斜坡环境。如图1右侧中,上图是AFS功能在正常水平条件下的灯光投身效果,中图是在汽车启动或上坡时路面颠簸条件下灯光上扬效果,下图是在刹车或下坡条件下的灯光水平下沉照明效果。可见AFS可根据车身水平倾斜情况动态调节灯光高度,改善照明效果,增强安全性。AFS工作原理结构图分别如图2和图3所示。 图2:AFS的工作原理结构图 图3:AFS的工作原理结构图(续)

    时间:2020-08-31 关键词: ncv70522 afs系统 步进电机

  • 步进电机定位不准的原因分析

    步进电机定位不准的原因分析

      由于开环控制系统具有操作方便,价格低廉的优点,所以我国所采用基本是以开环控制反应式步进电机为主。虽然步进电机应用广泛,但其并不能如同普通的交(直)流电机在常规条件下使用,且从起点到终点的运行速度在理论状况下,在电机的极限起动频率大于运行的速度时,电机可按要求运行,并可达到预期的运行速度。运行至行程结束时,也能立即发出可以实现停止功能的脉冲,并使电机停止运行。但实际情况是,步进电机能实现的极限起动预率较低,远不能满足较高的运行速度的要求。在这种工作状况下,强行使电机以要求的速度(大于极限起动预率)直接起动,则会发生“丢步”或无响应。而当电机运行至终点时,虽然已经立即停止发脉冲,令其停止,但由于惯性作用,会发生冲过终点的现象,即产生过冲。      特别值得注意的是,为了既要保证系统的定位精度(电机的升降速缓慢,防止产生“失步”或“过冲”)又要获得高的定位速度,主流系统都将定位过程划分为粗定位阶段和精定位阶段进行。根据生产实践经验,“丢步”和“过冲”是步进电机在运行中最常出现的两种严重影响步进电机定位精度的“罪魁”。   出现定位不准的主要原因包括:   (1)要求起动初速度过高,超过电机极限起动频率,或者加速度太大,造成“丢步;   (2)电机马达的功率达不到系统的要求;   (3)动器工作过程遭受千扰;   (4)控制系统的控制器产生误动作;   (5)换向时丢脉冲,单向运行定位准确,换向后定位出现偏差,并虽换向次数的增加其偏差泉积就越明显;   (6)软件存在设计缺陷;   (7)使用同步带的场合,软件补偿太多或太少。

    时间:2020-08-28 关键词: 工业控制 步进电机

  • LED三维显示系统设计方案

      汽车一百多年的演变,见证了各学科科技发展的历史,各大车企也一直在不遗余力地将各种新科技运用到最新的车型中。2015年已经走入尾声,那么在过去这一年中,汽车产业又出现了哪些最新配置与功能呢?下面我们一起来回顾一下吧。   宝马——手势控制系统   召之即来、挥之即去,想想都是一副潇洒模样。全新宝马7系引入国内时,就带来了一套能够让车主潇洒用车的功能——手势控制系统。这个功能的原理并不复杂,就是在中控台上方安置了红外3D摄像头,来捕捉驾驶员或副驾乘客的手势动作。具体有多潇洒呢?想调节音响的音量,拿手指在屏幕前方滑一下就可以,调用导航系统,只需用两根手指拨一下,有人打来电话时,一根手指对着屏幕点一下就可以接听,如果不想听呢?伸手左右滑一下就搞定了。   特斯拉——Autopilot自动驾驶辅助系统   自动驾驶毫无疑问最终会走入现实,而目前市场上最接近这一目标的车型之一,应该就是特斯拉的Model S。今年10月份,特斯拉推出了7.0固件升级,加入了Autopilot自动驾驶辅助功能,能够在高速公路上实现车道保持、自适应巡航和自动变道等功能。然而,Autopilot毕竟不是完善的自动驾驶功能,而不少调皮的Model S车主仍然拿着这个技术大玩“杂技”,导致险情不断。无奈之下,特斯拉宣布准备对这个功能进行部分限制,据悉将把自动驾驶模式的最高时速降至72公里。不过,要想把给出的东西收回来谈何容易,不少车主已经表示,坚决不会“升级”遭到阉割的新系统。   现代——智能自动开启后备箱   说到智能化的后备箱,大家可能觉得没什么稀奇,很多车型都有那种抬脚摆一摆就可以打开后备箱的功能。不过,看到现代汽车推出的这套Smart Power Liftgate功能,你会觉得前面那种还是太麻烦了。现代部分款车型中,搭载了这套新的自动后备箱,你只需要把钥匙带在身上,然后站到车尾等几秒钟,不用做任何动作,后备箱就会自动打开。什么?你觉得这个功能是个噱头,没多大用?那你就太小看懒癌患者的病情了。   凯迪拉克——流媒体视频后视镜   在不少车型上,车内的那面后视镜显得相当鸡肋,要么是后窗太小限制了视野,要么是后排座椅经常坐人,挡住了视线。很早以前,就有人提出以一块显示屏来替换车内的传统玻璃镜,如今,凯迪拉克抢了先。凯迪拉克旗舰车CT6的2016款上,率先采用了流媒体视频后视镜(streaming video mirror),可以将驾驶员的视野宽度提高三倍,显著提升了行驶与倒车时的安全性。当然,如果你还是习惯看镜子,也好办,摁一下下方的按钮就能切换回来。   雪佛兰/凯迪拉克——性能数据记录仪   《真实赛车》是很多人最喜欢玩的赛车游戏,除了细腻、逼真的画面与音效外,跑完一场比赛,还可以观看多个角度的赛事回放。如今,2016款的雪佛兰科尔维特与性能版凯迪拉克CTS-V就搭载了一套性能数据记录仪,也能让车手细细回味自己在赛道上的表现。   相比我们熟知的行车记录仪,这套性能数据记录仪要强大得多,除了能记录高精度的画面与声音外,还通过传感器记录了车辆的时速、发动机转速、油门与刹车踏板的踩踏力度等等,甚至还能记录下转弯时车辆的离心力。如果觉得自己开得很帅,还可以随时发到网上炫耀,可谓是XX利器。雪佛兰——青少年驾驶监控系统   国家规定年满18岁就可以考驾照,但这个年龄的熊孩子恰恰是行事最容易冲动、不愿循规蹈矩的时候。因为开车惹了事儿,坑了自己、坑了爹的案例不胜枚举。但当他们有驾照时,家长也不可能管着他们不让开车,有什么制约办法么?美国市场上的2016款雪佛兰迈锐宝给出了答案——青少年驾驶控制系统(Teen Driver)。没有密码解锁,熊孩子开车只能进入被限制和监控的Teen Driver模式,这时车速超过一定水平后,车辆就开始发出警报;为了确保副驾乘客系好安全带,未系之前甚至连音响都开不了。这样好用的监控系统,国内家长们是不是等不及了

    时间:2020-08-28 关键词: LED 发光二极管 步进电机

  • 步进电机失步如何避免

    步进电机失步如何避免

      说起步进电机,对于电气控制行业的工程师来说应该再熟悉不过了!它的误差不会长期积累,能够实现精确定位,控制比伺服简单等优点,但步进电机精确控制的前提是电机不发生失步,如何才能避免步进电机失步?   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电机。在未发生失步情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数并不受负载变化的影响,当步进电机接收到一个脉冲信号时,电机就按设定的方向转一个固定的角度(步进角或步距角),通过控制脉冲数和脉冲频率来控制电机角位移量及电机转速从而达到精确的开环控制。另外,步进电机每走一步所转过的角度与理论步距之间总有一定的误差,从某一步到任何一步,也总有一定的误差,但是,步进电机每转一周的步数相同,在不失步的情况下,其步距误差不会长期累积。      上面提到的都是在不失步的情况,如何才能避免失步呢?首先我们需要知道造成电机失步的因素:   1、转子加速度慢于步进电机的旋转磁场;   2、转子的平均速度高于定子磁场的平均旋转速度;   3、电机负载惯性较大;   4、步进电机产生共振。   转子加速度慢于步进电机的旋转磁场即转子速度低于换相速度时,电机会产生失步,这是因为输入电机的电能不足,产生的力矩无法使转子速度跟上定子磁场的旋转速度,从而引起失步。转子平均速度高于定子磁场平均旋转速度,这是定子通电励磁的时间较长,大于步进所需的时间,转子在步进过程中获得过多的能量,导致电机产生的转矩过大从而引起电机越步。      以上导致步进电机失步的原因实质是步进驱动器选择不当而导致,只有选择正确合适的步进驱动器才能使步进电机发挥其控制精确的优势。选择合适的驱动器需要根据电机的电流,配用大于或等于此电流的驱动器。如果需要低振动或高精度时,可配用细分型驱动器。对于大转矩电机,尽可能用高电压型驱动器,以获得良好的高速性能。同时对于驱动电源,很多人直接使用开关电源作为驱动电源,但是,一般最好不要使用开关电源,特别是大力矩电机,除非选用比需要的功率大一倍以上的开关电源。因为,电机工作时是大电感型负载,会对电源端形成瞬间的高压。而开关电源的过载性能不好,会保护关断,且其精密的稳压性能又不需要,有时可能造成开关电源和驱动器的损坏。对于步进电机的驱动电源,可以用常规的环形或R 型变压器变压的直流电源。      步进电机产生共振是因为电机接收的脉冲频率等于步进电机的固有频率,该频率与驱动器的细分有关系。我们一般使用步进电机时,驱动器的细分能力很重要,共振范围越小越好。对于电机负载惯性较大是由于电机超载而引起,因此在使用时只需注意不要让电机过载即可避免。   要知道是否过载,我们必须了解电机的负载特性等基本参数,广州致远电子股份有限公司专门为步进、伺服系统的控制稳定性、控制精度、响应时间、负载特性以及电机性能效率等推出一套成熟的测试方案-MPT1000电机测试系统。MPT1000电机测试系统是研发人员的好帮手,生产厂商质量把控的一道闸!

    时间:2020-08-24 关键词: 电机 步进电机

  • 机器人常用电机解析及区别

    机器人常用电机解析及区别

      本文主要讨论的是普通电机,减速电机、步进电机,舵机伺服电机指的是直流电的微型电机,平常我们接触到的也以直流电的居多。电机的学问很深,本文只是为初学者大致讲一下制作机器人常用的各种电机。   电机,俗称“马达”,是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。电动机也称(俗称马达),在电路中用字母“M”(旧标准用“D”)表示。它的主要作用是产生驱动转矩,作为用电器或各种机械的动力源,发电机在电路中用字母“G”表示。   普通电机   普通电机是我们平时间的比较多的电机,电动玩具,刮胡刀等里面都有。这种电机有转速过快,扭力过小的特点,一般只有两个引脚,用电池的正负极接上两个引脚就会转起来,然后电池得正负极再相反的接在两引脚上电机也会向反转。   玩具车上的普通电机   减速电机   减速电机就是普通电机加上了减速箱,这样便降低了转速,增加了扭力,使得普通电机有的更广泛的使用空间。      微型齿轮减速电机   步进电机   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步进电机件。在非超载的情况下,电机的转速、停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,当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度,称为“步距角”,它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。   步进电机   舵机   舵机主要是由外壳、电路板、无核心马达、齿轮与位置检测器所构成。其工作原理是由接收机发出讯号给舵机,经由电路板上的IC判断转动方向,再驱动无核心马达开始转动,透过减速齿轮将动力传至摆臂,同时由位置检测器送回讯号,判断是否已经到达定位。位置检测器其实就是可变电阻,当舵机转动时电阻值也会随之改变,藉由检测电阻值便可知转动的角度。   厂商所提供的舵机规格资料,都会包含外形尺寸(mm)、扭力(kg/cm)、速度(秒/60°)、测试电压(V)及重量(g)等基本资料。扭力的单位是kg/cm,意思是在摆臂长度1公分处,能吊起几公斤重的物体。这就是力臂的观念,因此摆臂长度愈长,则扭力愈小。速度的单位是 sec/60°,意思是舵机转动60°所需要的时间。   伺服电机又称执行电动机,在自动控制系统中,用作执行元件,把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类,其主要特点是,当信号电压为零时无自转现象,转速随着转矩的增加而匀速下降。   伺服电机   伺服主要靠脉冲来定位,基本上可以这样理解,伺服电机接收到1个脉冲,就会旋转1个脉冲对应的角度,从而实现位移,因为,伺服电机本身具备发出脉冲的功能,所以伺服电机每旋转一个角度,都会发出对应数量的脉冲,这样,和伺服电机接受的脉冲形成了呼应,或者叫闭环,如此一来,系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机,同时又收了多少脉冲回来,这样,就能够很精确的控制电机的转动,从而实现精确的定位,可以达到0.001mm。      直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷电机成本低,结构简单,启动转矩大,调速范围宽,控制容易,需要维护,但维护不方便(换碳刷),产生电磁干扰,对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。

    时间:2020-08-19 关键词: 机器人 减速电机 步进电机

  • 步进电机运动规律及速度控制方法

    步进电机运动规律及速度控制方法

    机电传动控制是机电一体化人才所需要知识,由于电力传动控制装置和机械设备是一个不可分割的整体,所以我 么能从中了解到机电传动控制的一般知识,要掌握电机、电器、晶闸管等工作原 理、特性、应用和选用的方法。了解最新控制技术在机械设备中的应用。在现代 工业中,机电传动不仅包括拖动生产机械的电动机,而且还包括控制电动机的一 整套控制,以满足生产过程自动化的要求。也就是说,现代机电传动是和各种控 制元件组成的自动控制系统联系在一起。机电系统一般可分为图一所示的三个部 分。 图 1 机电传动控制 在没上这门课之前,在我自己认为,电机就是那些就是高中学的那些直流电动机,就是通电线圈在磁场转动。那是直流电动机了,慢慢的我接触了交流电动机, 刚开始知道 220V 市电。记得大一下学期,我们金工实习了,看到工训下面那么 多的车床,铣床,钻床......由于要提供大的功率,所以主电机都是选用 380V。上 完这门让我更详细了解他们内部的结构和工作原理。 还说明知识是慢慢积累的过 程。见的多学的多。我明白了很多以前的疑惑。看到电视机上那些智能机器人, 他们的活动很自如,就像仿生肌肉一样。尤其是日本的机器人。它的机械臂很有 可能是步进电机控制的,还有一种说法是液压与气压控制的。我觉的两者都有。 很有幸大一时候进入了第二课堂,在里面学到东西,也接触了步进电机,我是在 学 51 单片机那时候也买了一个,就觉得很神奇。 在加上前几天参加了江西省电子设计大赛,我就感觉到要是要选控制类的题目做,步进电机是不能少的。所以 步进电机是个好东西。我在网上查了一下资料,上个世纪就出现了步进电机,它 是一种可以自由回转的电磁铁,动作原理和今天的反应式步进电机没有什么区别, 也是依靠气隙磁导的变化来产生电磁转矩。很遗憾的是它是国外人发明的。 开始写正题了,上完这门课,那个步进电机是让我很痴迷的。步进电机在位 置控制,速度,控制方面有着卓越的作用,是其他电机无法比拟的。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步进电机件。在非超载的情况 下,电机的转速、停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,当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向 转动一个固定的角度,称为“步距角”,它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通 过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。 步进电动机的主要特点有如下几点: (1)转速和步距值不受电压波动、负载变化和温度变化的影响,只与脉冲频率同步,转子运动的总位移量只取决于总的脉冲信号数。 (2)开环控制,无需反馈,系统结构大为简化,工作更加可靠,维护更加方便,在一般定位驱动装置中具有足够高的精度。 (3)控制性能好,可以在很宽的范围内通过改变脉冲的频率来调节电机的转速,起动制动、反向及其他任何运行方式的改变,都在少数脉冲内完成。 (4)误差不积累。步进电动机每走一步所转过的角度与理论值之间总有一定的 误差但它每转一圈都有固定的步数,所以在不失步的情况下,其步距误差是不会积累的。 步进电机区别于其他控制用途电机的最大特点是,它可接受数字控制信号(电脉冲信号)并转化成与之相对应的角位移或直线位移,因而本身就是一个完成 数字模拟转化的执行元件。 而且它能进行开环位置控制,输入一个脉冲信号就得到一个规定的位置增量。 这样的增量位置控制系统与传统的直流伺服系统相比,其成本明显降低,几乎不 必进行系统调整。因此,步进电机广泛应用于数控机床、机器人、遥控、航天等 领域,特别是微型计算机和微电子技术的发展,使步进电机获得更为广泛的应用。 步进电机的速度特性 步进电机的转速取决于脉冲频率、转子齿数和拍数。其角速度与脉冲频率成 正比,而且在时间上与脉冲同步。因而在转子齿数和运行拍数一定的情况下,只 要控制脉冲频率即可获得所需速度。由于步进电机是借助它的同步转矩而启动的, 为了不发生失步,启动频率是不高的。特别是随着功率的增加,转子直径增大, 惯量增大,启动频率和最高运行频率可能相差 10 倍之多。 为了充分发挥电机的快速性能,通常使电机在低于启动频率下启动,然后逐 步增加脉冲频率直到所希望的速度,所选择的变化速率要保证电机不发生失步, 并尽量缩短启动加速时间。为了保证电机的定位精度,在停止以前必须使电机从 最高速度逐步减小脉冲率降到能够停止的速度(等于或稍大于启动速度)。因此, 步进电机拖动负载高速移动一定距离并精确定位时,一般来说都应包括“启动-加 速-高速运行(匀速)-减速-停止”五个阶段,速度特性通常为梯形,如果移动的距离 很短则为三角形速度特性,如图 2 所示。 图 2 步进电机的速度曲线 步进电机控制系统结构 PC 机在适当的时刻通过对硬件控制电路上的 8253 计数器 0 赋初值,设置好 加减速过程的频率变化(即速度、加速度变化),以防止失步。例如,在点位控制 中设置好速度曲线图,在起动和升速时,使步进电机产生足够的转矩驱动负载, 跟上规定的速度和加速度;在减速时,下降特性使负载不产生过冲,停止在规定 的位置。硬件控制电路板上的 8253 产生脉冲方波作为中断信号源,启动细分驱 动电路中的固化程序以产生一定频率的脉冲,经功率放大后驱动步进电机运动。 步进电机运动方向的改变及启动和停止均由计算机控制硬件控制电路实现。 图 3 步进电机控制系统 软件和硬件结合起来一起进行控制,具有电路简单、控制方便等优点。在这种控制中,微机软件占用的存储单元少,程序开发不受定时限制。只要外部中断 允许,微机就能在电机的每一步之间自由地执行其他任务,以实现多台步进电机 的运动控制。 定时器初值的确定 步进电机的实时控制运用 PC 机,脉冲方波的产生采用 8253 定时器,其计数 器 0 工作于方式 0 以产生脉冲方波,计数器 1 工作于方式 1 起记数作用,8253 计数器 0 的钟频由 2MHz 晶振提供。设计算机赋给 8253 计数器 0 的初值为 D1, 则产生的脉冲方波频率为 f1=f0/D1,周期T1=1/f1=D1/f0,D1=f0T1=f0/f1。其中, f1 为启动频率,f0 为晶振频率。 步进电机升降速数学模型 为使步进电机在运行中不出现失步现象,一般要求其最高运行频率应小于 (或等于)步进响应频率 fs。在该频率下,步进电机可以任意启动、停止或反转而 不发生失步现象。 步进电机升降速有两种驱动方式,即三角形与梯形驱动方式 (见图 1),而三角形驱动方式是梯形驱动的特例,因而我们只要研究梯形方式。 电机的加速和减速是通过计算机不断地修改定时器初值来实现的。在电机加速阶 段,从启动瞬时开始,每产生一个脉冲,定时器初值减小某一定值,则相应的脉 冲周期减小,即脉冲频率增加;在减速阶段,定时器初值不断增加,则相应的脉 冲周期增大,脉冲频率减小,对应梯形脉冲频率特性的减速阶段。该设计的关键 是确定脉冲定时 tn,脉冲时间间隔即脉冲周期 Tn 和脉冲频率 fn。假设从启动瞬 时开始计算脉冲数,加速阶段的脉冲数为 n,并设启动瞬时为计时起点,定时器 初值为 D1,定时器初值的减量为△。从加速阶段的物理过程可知,第一个脉冲周 期,即启动时的脉冲周期 T1=D1/f0,t1=0。由于定时器初值的修改,第 2 个脉冲 周期 T2=(D1-△)/f0=T1-△/f0,脉冲定时 t2=T1,则第 n 个脉冲的周期为: Tn=T1-(n-1)△/f0 (1) 脉冲定时为: (2)脉冲频率为: 1/fn=Tn=T1-(n-1)△/f0 (3)上式分别显示了脉冲数 n 与脉冲频率 fn 和时间 tn 的关系。令△/f0=δ,即加 速阶段相邻两脉冲周期的减量,则上述公式简化为: tn=(n-1)T1-(n-2)(n-1)δ/2 (4) 1/fn=T1-(n-1)δ (5) 联立(4)、(5),并简化 fn 与 tn 的关系,得出加速阶段的数学模型为: 其中,是常数,其值与定时器初值及定时器变化量有关,A=-δ, B=(2T1+δ)2,C=8δ。 加速阶段脉冲频率的变化为: (7)

    时间:2020-08-13 关键词: 机电传动控制 步进电机

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