步進(jìn)電機原理及使用說(shuō)明
6、運行矩頻特性:
電機在某種測試條件下測得運行中輸出力矩與頻率關(guān)系的曲線(xiàn)稱(chēng)為運行矩頻特性,這是電機諸多動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)中最重要的,也是電機選擇的根本依據。如下圖所示:
其它特性還有慣頻特性、起動(dòng)頻率特性等。
電機一旦選定,電機的靜力矩確定,而動(dòng)態(tài)力矩卻不然,電機的動(dòng)態(tài)力矩取決于電機運行時(shí)的平均電流(而非靜態(tài)電流),平均電流越大,電機輸出力矩越大,即電機的頻率特性越硬。
如下圖所示:
其中,曲線(xiàn)3電流最大、或電壓最高;曲線(xiàn)1電流最小、或電壓最低,曲線(xiàn)與負載的交點(diǎn)為負載的最大速度點(diǎn)。
要使平均電流大,盡可能提高驅動(dòng)電壓,使采用小電感大電流的電機。
7、電機的共振點(diǎn):
步進(jìn)電機均有固定的共振區域,二、四相感應子式步進(jìn)電機的共振區一般在180-250pps之間(步距角1.8度)或在400pps左右(步距角為0.9度),電機驅動(dòng)電壓越高,電機電流越大,負載越輕,電機體積越小,則共振區向上偏移,反之亦然,為使電機輸出電矩大,不失步和整個(gè)系統的噪音降低,一般工作點(diǎn)均應偏移共振區較多。
8、電機正反轉控制:
當電機繞組通電時(shí)序為AB-BC-CD-DA或()時(shí)為正轉,通電時(shí)序為DA-CA-BC-AB或(
)時(shí)為反轉。
三、驅動(dòng)控制系統組成
使用、控制步進(jìn)電機必須由環(huán)形脈沖,功率放大等組成的控制系統,其方框圖如下:
1、脈沖信號的產(chǎn)生。
脈沖信號一般由單片機或CPU產(chǎn)生,一般脈沖信號的占空比為0.3-0.4左右,電機轉速越高,占空比則越大。
2、信號分配
我廠(chǎng)生產(chǎn)的感應子式步進(jìn)電機以二、四相電機為主,二相電機工作方式有二相四拍和二相八拍二種,具體分配如下:二相四拍為,步距角為1.8度;二相八拍為
,步距角為0.9度。四相電機工作方式也有二種,四相四拍為AB-BC-CD-DA-AB,步距角為1.8度;四相八拍為AB-B-BC-C-CD-D-AB,(步距角為0.9度)。
3、功率放大
功率放大是驅動(dòng)系統最為重要的部分。步進(jìn)電機在一定轉速下的轉矩取決于它的動(dòng)態(tài)平均電流而非靜態(tài)電流(而樣本上的電流均為靜態(tài)電流)。平均電流越大電機力矩越大,要達到平均電流大這就需要驅動(dòng)系統盡量克服電機的反電勢。因而不同的場(chǎng)合采取不同的的驅動(dòng)方式,到目前為止,驅動(dòng)方式一般有以下幾種:恒壓、恒壓串電阻、高低壓驅動(dòng)、恒流、細分數等。
為盡量提高電機的動(dòng)態(tài)性能,將信號分配、功率放大組成步進(jìn)電機的驅動(dòng)電源。我廠(chǎng)生產(chǎn)的SH系列二相恒流斬波驅動(dòng)電源與單片機及電機接線(xiàn)圖如下:
說(shuō)明:
CP 接CPU脈沖信號(負信號,低電平有效)
OPTO接CPU+5V
FREE脫機,與CPU地線(xiàn)相接,驅動(dòng)電源不工作
DIR方向控制,與CPU地線(xiàn)相接,電機反轉
VCC 直流電源正端
GND直流電源負端
A接電機引出線(xiàn)紅線(xiàn)
接電機引出線(xiàn)綠線(xiàn)
B接電機引出線(xiàn)黃線(xiàn)
接電機引出線(xiàn)藍線(xiàn)
步進(jìn)電機一經(jīng)定型,其性能取決于電機的驅動(dòng)電源。步進(jìn)電機轉速越高,力距越大則要求電機的電流越大,驅動(dòng)電源的電壓越高。電壓對力矩影響如下:
4、細分驅動(dòng)器
在步進(jìn)電機步距角不能滿(mǎn)足使用的條件下,可采用細分驅動(dòng)器來(lái)驅動(dòng)步進(jìn)電機,細分驅動(dòng)器的原理是通過(guò)改變相鄰(A,B)電流的大小,以改變合成磁場(chǎng)的夾角來(lái)控制步進(jìn)電機運轉的。
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