步進(jìn)電機(jī)原理及使用說明
6、運行矩頻特性:
電機(jī)在某種測試條件下測得運行中輸出力矩與頻率關(guān)系的曲線稱為運行矩頻特性,這是電機(jī)諸多動態(tài)曲線中最重要的,也是電機(jī)選擇的根本依據(jù)。如下圖所示:
其它特性還有慣頻特性、起動頻率特性等。
電機(jī)一旦選定,電機(jī)的靜力矩確定,而動態(tài)力矩卻不然,電機(jī)的動態(tài)力矩取決于電機(jī)運行時的平均電流(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。
如下圖所示:
其中,曲線3電流最大、或電壓最高;曲線1電流最小、或電壓最低,曲線與負(fù)載的交點為負(fù)載的最大速度點。
要使平均電流大,盡可能提高驅(qū)動電壓,使采用小電感大電流的電機(jī)。
7、電機(jī)的共振點:
步進(jìn)電機(jī)均有固定的共振區(qū)域,二、四相感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)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,不失步和整個系統(tǒng)的噪音降低,一般工作點均應(yīng)偏移共振區(qū)較多。
8、電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制:
當(dāng)電機(jī)繞組通電時序為AB-BC-CD-DA或()時為正轉(zhuǎn),通電時序為DA-CA-BC-AB或()時為反轉(zhuǎn)。
三、驅(qū)動控制系統(tǒng)組成
使用、控制步進(jìn)電機(jī)必須由環(huán)形脈沖,功率放大等組成的控制系統(tǒng),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(jī)或CPU產(chǎn)生,一般脈沖信號的占空比為0.3-0.4左右,電機(jī)轉(zhuǎn)速越高,占空比則越大。
2、信號分配
我廠生產(chǎn)的感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)以二、四相電機(jī)為主,二相電機(jī)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(jī)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(qū)動系統(tǒng)最為重要的部分。步進(jìn)電機(jī)在一定轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)矩取決于它的動態(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(jī)力矩越大,要達(dá)到平均電流大這就需要驅(qū)動系統(tǒng)盡量克服電機(jī)的反電勢。因而不同的場合采取不同的的驅(qū)動方式,到目前為止,驅(qū)動方式一般有以下幾種:恒壓、恒壓串電阻、高低壓驅(qū)動、恒流、細(xì)分?jǐn)?shù)等。
為盡量提高電機(jī)的動態(tài)性能,將信號分配、功率放大組成步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電源。我廠生產(chǎn)的SH系列二相恒流斬波驅(qū)動電源與單片機(jī)及電機(jī)接線圖如下:
說明:
CP 接CPU脈沖信號(負(fù)信號,低電平有效)
OPTO接CPU+5V
FREE脫機(jī),與CPU地線相接,驅(qū)動電源不工作
DIR方向控制,與CPU地線相接,電機(jī)反轉(zhuǎn)
VCC 直流電源正端
GND直流電源負(fù)端
A接電機(jī)引出線紅線
接電機(jī)引出線綠線
B接電機(jī)引出線黃線
接電機(jī)引出線藍(lán)線
步進(jìn)電機(jī)一經(jīng)定型,其性能取決于電機(jī)的驅(qū)動電源。步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速越高,力距越大則要求電機(jī)的電流越大,驅(qū)動電源的電壓越高。電壓對力矩影響如下:
4、細(xì)分驅(qū)動器
在步進(jìn)電機(jī)步距角不能滿足使用的條件下,可采用細(xì)分驅(qū)動器來驅(qū)動步進(jìn)電機(jī),細(xì)分驅(qū)動器的原理是通過改變相鄰(A,B)電流的大小,以改變合成磁場的夾角來控制步進(jìn)電機(jī)運轉(zhuǎn)的。
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