产生。
通过对地址计数器进行控制,可以改变步进电机的旋转方向转动速度工作停止状态。
产生的信号控制各功率管驱动电路的导通和关断,其中信号随数据而变化,改变输出信号的占空比,达到限流及细分控制,最终使电机绕组呈现阶梯形变化,从而实现步距细分的目的。
输出细分电流信号采用中查表法,它是通过在不同地址单元内写入不同的数据,用地址选择来实现不同通电方式下的可变步距细分。
示例电路原理图是根据图设计的,其中选择是否输出细分控制信号,图都是图中的模块图。
图图中的模块细分电流信号的实现从输出的数据加在比较器的端,计数器的计数值加在比较器的端,当计数机转轴的锁定力矩。
此力矩是衡量电机体积几何尺寸的标准,与驱动电压及驱动电源等无关。
虽然静转矩与电磁激磁安匝数成正比,与定齿转子间的气隙有关,但过份采用减小气隙,增加激磁安匝来提高静力矩是不可取的,这样会造成电机的发热及机械噪音。
步进电机动态指标及术语步距角精度步进电机每转过个步距角的实际值与理论值的误差。
用百分比表示误差步距角。
不同运行拍数其值不同,四拍运行时应在之内,八拍运行时应在以内。
失步电机运转时运转的步数,不等于理论上的步数。
称之为失步。
失调角转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度,电机运转必存在失调角,由失调角产生的误差,采用细分驱动是不能解决的。
最大空载起动频率电机在种驱动形式电压及额定电流下,在不加负载的情况下,能够直接起动的最大频率。
最大空载的运行频率电机在种驱动形式,电压及额定电流下,电机不带负载的最高转速频率。
运行矩频特性电机在种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线称为运行矩频特性,这是电机诸多动态曲线中最重要的,也是电机选择的根本依据。
如下图所示其它特性还有惯频特性起动频率特性等。
电机旦选定,电机的静力矩确定,而动态力矩却不然,电机的动态力矩取决于电机运行时的平均电流而非静态电流,平均电流越大,电机输出力矩越大,即电机的频率特性越硬。
如下图所示其中,曲线电流最大或电压最高曲线电流最小或电压最低,曲线与负载的交点为负载的最大速度点。
要使平均电流大,尽可能提高驱动电压,使采用小电感大电流的电机。
电机的共振点步进电机均有固定的共振区域,二四相感应子式步进电机的共振区般在之间步距角度或在左右步距角为度,电机驱动电压越高,电机电流越大,负载越轻,电机体积越小,则共振区向上偏移,反之亦然,为使电机输出电矩大,不失步和整个系统的噪音降低,般工作点均应偏移共振区较多。
电机正反转控制当电机绕组通电时序为时为正转,通电时序为时为反转。
三驱动控制系统组成使用控制步进电机必须由环形脉冲,功率放大等组成的控制系统,其方框图如下脉冲信号的产生脉冲信号般由单片机或产生,般脉冲信号的占空比为左右,电机转速越高,占空比则越大。
信号分配我厂生产的感应子式步进电机以二四相电机为主,二相电机工作方式有二相四拍和二相八拍二种,具体分配如下二相四拍为,步距角为度二相八拍为,步距角为度。
四相电机工作方式也有二种,四相四拍为,步距角为度四相八拍为,步距角为度。
功率放大功率放大是驱动系统最为重要的部分。
步进电机在定转速下的转矩取决于它的动态平均电流而非静态电流而样本上的电流均为静态电流。
平均电流越大电机力矩越大,要达到平均电流大这就需要驱动系统尽量克服电机的反电势。
因而不同的场合采取不同的的驱动方式,到目前为止,驱动方式般有以下几种恒压恒压串电阻高低压驱动恒流细分数等。
为尽量提高电机的动态性能,将信号分配功率放大组成步进电机的驱动电源。
我厂生产的系列二相恒流斩波驱动电源与单片机及电机接线图如下注接脉冲信号负信号,低电平有效接脱机,与地线相接,驱动电源不工作方向控制,与地线相接,电机反转直流电源正端直流电源负端接电机引出线红线接电机引出线绿线接电机引出线黄线接电机引出线蓝线步进电机经定型,其性能取决于电机的驱动电源。
步进电机转速越高,力距越大则要求电机的电流越大,驱动电源的电压越高。
电压对力矩影响如下细分驱动器在步进电机步距角不能满足使用的条件下,可采用细分驱动器来驱动步进电机,细分驱动器的原理是通过改变相邻,电流的大小,以改变合成磁场的夹角来控制步进电机运转的。
四步进电机的应用步进电机的选择步进电机有步距角涉及到相数静转矩及电流三大要素组成。
旦三大要素确定,步进电机的型号便确定下来了。
步距角的选择电机的步距角取决于负载精度的要求,将负载的最小分辨率当量换算到电机轴上,每个当量电机应走多少角度包括减速。
电机的步距角应等于或小于此角度。
目前市场上步进电机的步距角般有度度五相电机度度二四相电机度度三相电机等。
静力矩的选择步进电机的动态力矩下子很难确定,我们往往先确定电机的静力矩。
静力矩选择的依据是电机工作的负载,而负载可分为惯性负载和摩擦负载二种。
单的惯性负载和单的摩擦负载是不存在的。
直接起动时般由低速时二种负载均要考虑,加速起动时主要考虑惯性负载,恒速运行进只要考虑摩擦负载。
般情况下,静力矩应为摩擦负载的倍内好,静力矩旦选定,电机的机座及长度便能确定下来几何尺寸电流的选择静力矩样的电机,由于电流参数不同,其运行特性差别很大,可依据矩频特性曲线图,判断电机的电流参考驱动电源及驱动电压综上所述选择电机般应遵循以下步骤力矩与功率换算步进电机般在较大范围内调速使用其功率是变化的,般只用力矩来衡量,力矩与功率换算如下其为功率单位为瓦,为每秒角速度,单位为弧度,为每分钟转速,为力矩单位为牛顿米。
半步工作其中为每秒脉冲数简称应用中的注意点步进电机应用于低速场合每分钟转速不超过转,度时,最好在度间使用,可通过减速装置使其在此间工作,此时电机工作效率高,噪音低。
步进电机最好不使用整步状态,整步状态时振动大。
由于历史原因,只有标称为电压的电机使用外,其他电机的电压值不是驱动电压伏值,可根据驱动器选择驱动电压建议采用直流,采用直流,采用高于直流,当然伏的电压除恒压驱动外也可以采用其他驱动电源,不过要考虑温升。
转动惯量大的负载应选择大机座号电机。
电机在较高速或大惯量负载时,般不在工作速度起动,而采用逐渐升频提速,电机不失步,二可以减少噪音同时可以提高停止的定位精度。
高精度时,应通过机械减速提高电机速度,或采用高细分数的驱动器来解决,也可以采用相电机,不过其整个系统的价格较贵,生产厂家少,其被淘汰的说法是外行话。
电机不应在振动区内工作,如若必须可通过改变电压电流或加些阻尼的解决。
电机在度以下工作,应采用小电流大电感低电压来驱动。
应遵循先选电机后选驱动的原则。
九心得体会这次课程设计历时两个星期,在整整两个星期的日子里,可以说是苦多于甜,但是可以学的到很多很多的东西,同时不仅可以巩固以前所学过的知识,而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
通过这次设计,进步加深了对的了解,让我对它有了更加浓厚的兴趣。
特别是当每个子模块编写调试成功时,心里特别的开心。
但是在编写顶层文件的程序时,遇到了不少问题,特别是各元件之间的连接,以及信号的定义,总是有错误,在细心的检查下,终于找出了错误和警告,排除困难后,程序编译就通过了,心里终于舒了口气。
在波形仿真时,也遇到了点困难,想要的结果不能在波形上得到正确的显示在设定输入的时钟信号后,数字秒表开始计数,但是始终看不到秒和小时的循环计数。
后来,在数十次的调试之后,才发现是因为输入的时钟信号对于器件的延迟时间来说太短了。
经过屡次调试,终于找到了比较合适的输入数值时钟周期设置在秒左右比较合适。
另外,的值需要设置的长点左右,这样就可以观察到完整的仿真结果。
其次,在连接各个模块的时候定要注意各个输入输出引脚的线宽,因为每个线宽是不样的,只要让各个线宽互相匹配,才能得出正确的结果,否则,出现任何点小的误差就会导致整个文件系统的编译出现错误提示,在器件的选择上也有定的技巧,只有选择了合适当前电路所适合的器件,编译才能得到完满成功。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动手能力和思考的能力。
在设计的过程中遇到问题,可以说得是困难重重,这毕竟第次做的,难免会遇到过各种各样的问题,同时在设计的过程中发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固。
总的来说,这次设计的步进电机细分驱动控制电路还是比较成功的,在设计中遇到了很多问题,最后在石老师的辛勤的指导下,终于游逆而解,有点小小的成就感,终于觉得平时所学的知识有了实步进电机的细分控制本质上是对步进电机励磁绕组中的电流进行控制,在普通驱动方式下,驱动电路只是通过对电动机绕组激磁电流的“开”和“关”,使步进电动机转子以其本身的步距角分步旋转。
步进电动机靠定子转子






























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