步進(jìn)電機(jī)是運(yùn)行器件,是機(jī)械電子工程的重要部件,大范圍的運(yùn)用在不通風(fēng)的機(jī)械控制系統(tǒng)中。伴著微電子跟互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,步進(jìn)電機(jī)的供求量日積月累,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)不同領(lǐng)域都有運(yùn)用。
步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的實(shí)行組織。淺顯一點(diǎn)講:當(dāng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)時(shí),就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)變一個(gè)固定的角度(稱為“步距角”),它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步工作的,經(jīng)過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)控制角位移量,抵達(dá)準(zhǔn)確定位的目的,同時(shí)經(jīng)過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)變的速度和加速度,抵達(dá)調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)作為一種控制用的特種電機(jī),其沒(méi)有堆集差錯(cuò)(精度為100%),被廣泛運(yùn)用于各種開(kāi)環(huán)控制。 一、步進(jìn)電機(jī)的種類 永磁式步進(jìn)電機(jī)通常為兩相,轉(zhuǎn)矩和體檢較小,步踞角通常為7.5度或15度,多用于空調(diào)風(fēng)擺上。 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)常見(jiàn)的有三相反應(yīng)式,步踞角為1.5度。 混合式步進(jìn)電機(jī)常見(jiàn)的有兩相、三相、四相、五相混合式。兩相和四相混合式可以通用驅(qū)動(dòng)器,步踞角多是1.8度,具有體積小、大力距、低噪音的特征。五相混合式步踞角為0.72度,分辨率高,但是驅(qū)動(dòng)電路雜亂,接線麻煩。三相混合式步踞角為1.2度,其擁有比兩相、五相混合式更多的磁極,有利于電機(jī)夾角的對(duì)稱,因而比兩相、五相精度更高,差錯(cuò)更小,工作更平穩(wěn)?! 《?、步進(jìn)電機(jī)的有關(guān)概念 步進(jìn)電機(jī)的精度:步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的3%―5%,且不累積。 步踞角:即是發(fā)送一個(gè)脈沖,電機(jī)對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)變的角度。 定位轉(zhuǎn)矩:是指步進(jìn)電機(jī)不通電的情況下,定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。 工作頻率:步進(jìn)電機(jī)不失步工作的最高頻率。 細(xì)分驅(qū)動(dòng)器:首要目的是削弱或消除步進(jìn)電機(jī)的低頻振動(dòng),進(jìn)步電機(jī)的運(yùn)作精度,減少噪音?! ∪?、步進(jìn)電機(jī)的特征 1.高精度的定位。 步進(jìn)電機(jī)的最大特征是可以簡(jiǎn)略地做到高精度的定位控制。以五相步進(jìn)電機(jī)為例:其定位基本單位(分辨率)為0.72度(全步級(jí))/0.36度(半步級(jí)),是非常小的;接連定位精度差錯(cuò)皆在±3分(±0.05度)以內(nèi),且無(wú)累計(jì)差錯(cuò),因而能抵達(dá)高精度的定位控制。(步進(jìn)電機(jī)的定位精度取決于電機(jī)本身的機(jī)械加工精度) 2.方位及速度控制。 步進(jìn)電機(jī)在輸入脈沖信號(hào)時(shí),可以依輸入的脈沖數(shù)做固定角度的反轉(zhuǎn),進(jìn)而得到活絡(luò)的角度控制(方位控制),并可得到與該脈沖信號(hào)周波數(shù)(頻率)成份額的反轉(zhuǎn)速度。 3.具定位堅(jiān)持力。 步進(jìn)電機(jī)在接連狀態(tài)下(無(wú)脈波信號(hào)輸入時(shí))仍具有激磁堅(jiān)持力,因而,即使不依托機(jī)械式的剎車,也能做到接連方位的堅(jiān)持。 4.動(dòng)作活絡(luò)。 步進(jìn)電機(jī)由于加速性能優(yōu)越,所以可做到瞬時(shí)起動(dòng)、接連、正反轉(zhuǎn)等快速、再三的定位動(dòng)作。 5.開(kāi)回路控制,不必依托傳感器定位。 步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)略,不需要速度感應(yīng)器(ENCODER、轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī))及方位傳感器(SENSOR),就能以輸入的脈波抵達(dá)速度與方位的控制。也因其屬開(kāi)回路控制,所以最適合于短間隔、高頻度、高精度等定位控制的場(chǎng)合下運(yùn)用。 6.中低速時(shí)具有高轉(zhuǎn)矩。 步進(jìn)電機(jī)在中低速時(shí)具有較大的轉(zhuǎn)矩,所以可以較同級(jí)步進(jìn)電機(jī)供給更大的扭力輸出。 7.高信固執(zhí)。 運(yùn)用步進(jìn)電機(jī)設(shè)備與運(yùn)用離合器、減速機(jī)及極限開(kāi)關(guān)等其它設(shè)備相較,步進(jìn)電機(jī)的缺點(diǎn)及誤動(dòng)作少,所以在檢查及維護(hù)時(shí)也較簡(jiǎn)略簡(jiǎn)略。 8.體積小,功率高。 步進(jìn)電機(jī)體積小、扭力大,在狹窄的空間內(nèi)也可順利做設(shè)備,并供給高轉(zhuǎn)矩輸出?! ∷?、步進(jìn)電機(jī)的控制原理 步進(jìn)電機(jī)是數(shù)字控制電機(jī),它將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變成角位移,即給一個(gè)脈沖信號(hào),步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)變一個(gè)角度,因而非常適合于單片機(jī)控制。 步進(jìn)電機(jī)區(qū)別于其他控制電機(jī)的最大特征是:它是經(jīng)過(guò)輸入脈沖信號(hào)進(jìn)行控制的,即電機(jī)的總轉(zhuǎn)變角度由輸入脈沖數(shù)選擇,而電機(jī)的轉(zhuǎn)速則由脈沖信號(hào)頻率選擇。 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)控制信號(hào)工作,而控制信號(hào)則由單片機(jī)發(fā)作。其基本原理如下: ?。ㄒ唬┛刂茡Q相次序。 通電換相這一進(jìn)程稱為脈沖分配。例如:三相步進(jìn)電機(jī)的三拍工作方法,其各相通電次序?yàn)锳―B―C―D,通電控制脈沖就必須嚴(yán)厲依照這一次序分別控制A,B,C,D,進(jìn)行電的通斷。 ?。ǘ┛刂撇竭M(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向。 假設(shè)給定工作方法是正序換相通電,步進(jìn)電機(jī)就正轉(zhuǎn);假設(shè)按反序通電換相,步進(jìn)電機(jī)就反轉(zhuǎn)。 (三)控制步進(jìn)電機(jī)的速度。 假設(shè)給步進(jìn)電機(jī)發(fā)一個(gè)控制脈沖,它就轉(zhuǎn)一步,再發(fā)一個(gè)脈沖,它就再轉(zhuǎn)一步。兩個(gè)脈沖的間隔越短,步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)得越快。調(diào)整單片機(jī)宣告的脈沖頻率,就可以對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。
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