步进电机驱动细分原理(步进电机驱动特点)

海潮机械 2023-01-04 19:38 编辑:admin 271阅读

1. 步进电机驱动特点

无需编码器等反馈器件即可实现转速与转角(即位置)的控制(即开环控制),这是步进电机最大的特点。脉冲的频率决定电机的转速,而脉冲的个数决定电机的转角。同比直流伺服系统,步进电机具如下优势:

1、锁定位置时,电机不再耗电:步进电机特有的“静转矩”(又称“保持转矩”、“定位转矩”等),当电机停在某位置时,具有一定的锁定转矩。直流电机虽然也可通过驱动器锁定位置,但锁定时电机依然耗电;

2、体积小、寿命长:步进电机的寿命通常取决于轴承寿命,可达上万至数万小时,与等同尺寸的直流电机相比,步进电机的输出转矩更大。

3、成本低廉、驱动简单:由于是开环控制,省却了编码器等反馈器件,所以既简化了系统组成,又能有效降低成本。

但步进电机的旋转是一个高速重复的“启—停—启—停”过程,所以转动平滑性不如直流电机。步进电机还有一个谐振频率,当电机在某转速区间工作时,驱动的脉冲可能产生谐振而让电机抖动。另外,一旦发生某一脉冲未能驱动电机(俗称“丢步”,可能因干扰信号等而出现)时,开环系统无法检测和补偿。该问题虽然可以通过加装编码器等来解决,但这将导致成本上升,并且需要更复杂的驱动电路。

2. 步进电机驱动方式

细分数是指电机运行时的实际步距角是基本步距角的几分之一.

细分的功能完全是由驱动器靠精确控制电机的相电流所产生的.与电机无关.

简单的说.驱动器本来给1个相电流电机走1.8度角(二相电机).细分功能就是把这个相电流给细化了.比如.把驱动器调到10细分.就是把这个相电流给1/10化了.使得电机只能走0.18度了.

3. 步进电机与驱动器

开环步进和闭环步进驱动器通用。

1、开环

开环控制步进电机最简单的控制方式就是玎环控制系统,在这样的控制方式下,步进电机控制脉冲的输入并不依赖于转子的位置,反而是按一固定的规律发出其控制脉冲

 2、闭环

闭环控制是控制论的一个基本概念。指作为被控的输出以一定方式返回到作为控制的输入端,并对输入端施加控制影响的一种控制关系。步进电动机的闭环控制是采用位置反馈和(或) 速度反馈来确定与转子位置相适应的相位转换,可大大改进步进电动机的性能

4. 步进电机驱动电路特点

没有影响。

步进电机的驱动细分与加工精度有关,与速度无关。

步进电机的驱动细分是将每一步细分成若干小步(由步进驱动器内部完成细分处理),比如2小步(1/2)、4小步(1/4)等。无论驱动器设置的细分是多少,当驱动器的时基输入端口输入一个步进脉冲,步进电机所走的步进角是相同的,所以细分与速度无关。

5. 步进电机的分类及其他驱动方式

按相数来区分,有两相、三相、五相

按驱动方式来区分,有单极驱动和双极驱动两种

现在常用的多数是双极驱动方式的芯片,适用于混合步进电机驱动。像A3977、TB6560A、THB6128、THB7128、THB6064等等

6. 步进电动机的驱动方式有哪些

1、可以用单片机+全集成步进电机驱动芯片来整全应用,这样比较简单,控制上很方便。用普通的51单片机像AT89C2051或STC12C1052+THB7128或THB6064这类芯片来组合就可以了。

2、单片机根据输入来决定输出的脉冲数量,让步进电机驱动芯片转化成功率信号驱动步进电机。

3、因为是一个脉冲走一步的,所以输出的脉冲数还要考虑到细分数的问题,固定转动步数、角度的程序还是比较容易编。像1.8度的步进电机,2细分时,转一圈就需要400个脉冲,转半圈只需要200个脉冲,转90度只需要100个脉冲,如此类推。

4、程序的话,固定一个适当的频率,按键触发启动定时器,然后在定时中断里取反一个IO端口做脉冲输出,再放入一个累加变量做计算,算脉冲数量,是取反两次输出一个完整的脉冲,在主程序中设定一个需要的脉冲数量来作为条件控制定时器的开启和关闭,然后循环等待条件满足

5、如果想把控制、驱动、和步进电机都整合在一起,比较麻烦,小电机还好,大电机的干扰是个问题。

7. 步进电机的特性有哪些?步进电机的驱动电路有哪些?

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。一旦三大要素确定,步进电机的型号便确定下来了。

1、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。市场上步进电机的步距角一般有0.36度/0.72度(五相电机)、0.9度/1.8度(二、四相电机)、1.5度/3度(三相电机)等。

2、静力矩的选择

步进电机的动态力矩一下子很难确定,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。单一的惯性负载和单一的摩擦负载是不存在的。直接起动时(一般由低速)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。一般情况下,静力矩应为摩擦负载的2-3倍内好,静力矩一旦选定,电机的机座及长度便能确定下来(几何尺寸)。

3、电流的选择

静力矩一样的电机,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。

步进电机驱动要求:

1、能够提供较快的电流上升和下降速度,使电流波形尽量接近矩形。

具有供截止期间释放电流流通的回路,以降低绕组两端的反电动势,加快电流衰减。

2、具有较高韵功率及效率。

步进电机驱动器,它是把控制系统发出的脉冲信号转化为步进电机的角位移,或者说:控制系统每发一个脉冲信号,通过驱动器就使步进电机旋转一个步距角。也就是说步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比。所以控制步进脉冲信号的频率,就可以对电机精确调速;控制步进脉冲的个数,就可以对电机精确定位。步进电机驱动器有很多,应以实际的功率要求合理的选择驱动器。