步進電機工作原理,步進電機造型指南

時間:2016-02-18 11:24  來源:東莞市斯泰普機電有限公司  點擊:

生產廠家對步進電機驅動系統的通俗表述如下:
   步進電機是一個把電脈沖轉換成離散的機械運動的裝置,與其匹配的驅動器共同組成一個可控的步進電機運動系統,具有良好的數據控制特性。在接受來自控制器 (PLC、單片機等可編程處理器)的工作指令(開關脈沖信號)時,其驅動器依據工作指令向定子繞組有序勵磁,使定子內部建立一個實時響應的脈動的、非連貫 性變化的磁場,并作用于周邊帶有很多小齒的轉子,使轉子產生旋轉運動,即施加 一個脈沖,馬達轉動一步。在理想的情況下,其轉子旋轉的速度、累計旋轉角度完全同步于控制器輸入的脈沖頻率及脈沖數,因而,只需在規定的時間內向步進電機 運動系統提供有效的工作指令,轉子將會被準確地驅動到設定的角度位置,在進一步的工作指令到來之前,始終保持在該位置。
   步進電機的雙向驅動、固有的剎車制動性能、可適當調整的輸出扭矩、功率控制、精確的位置度、高分辨率、良好的數字交互界面,且僅采用開環控制即能達到良好 的使用效果等是其顯著的優勢。而且與伺服系統比較,其單位體積輸出功率大、轉動慣量小、無漂流及起動峰涌現象、無位置累積誤差等良好優點,是一種成本低廉 的數字控制類電機。
   正由于具備以上固有的優點,在眾多領域已奠定了其應用地位,并被廣泛應用于需要控制旋轉角度、速度、位置和同步性的諸多領域,如辦公室自動化、安防、醫療設備,紡織品機器、舞臺燈光、販賣機與售票機,機械自動化等。
   
   選用步進電機時應注意以下幾點:
   1、一般應選用力矩比實際需要大百分之五十到百分之百的步進電機,因為步進電機不能過負載運行,即便是瞬間過載都可能造成失步、停轉或不規則原地來回作動。
   2、上位控制器輸入的脈沖電流必須夠大(一般要>10mA),以確保光電耦合器穩定導通,否則會導致步進電機失步;如果輸入脈沖頻率過高,會因個別脈沖接收不到,導致步進電機失步。
   3、啟動頻率不應太高,應在啟動程序中設置加速過程,即從規定的啟動頻率開始,加速到設定頻率,否則就可能不穩定,甚至處于惰態。
   4、電機如果未固定好,造成強烈共振,也會導致步進電機失步。
   5、應了解步進電機的固有弱點:輸入脈沖頻率過高,易導致丟步;輸入脈沖頻率過低,易出現共振;轉速偏高時扭矩降低明顯。
   6、應了解最新型步進電機的性能,必要時選用采用了最新控制技術的高級步進電機系統,高級系統既可以使步進電機在高速狀態下減少共振,還能運用減少步進電機反電動勢的技術,增加電機在高速狀態下的扭矩。
   
   選用步進電機驅動器應注意以下幾點:
   1、使用步進電機驅動器注意事項
   1)電源電壓要合適(過壓可能造成驅動模塊的損壞),直流輸入的+/-極性不得接錯,驅動控制器的電流設定值應該合適(開始時不要太大);
   2)控制信號線接牢靠,工業環境下應考慮屏蔽問題(如采用雙絞線);
   3)不要一開始就把所有線全接上,可先進行最基本系統的連接,確認運行良好后再完成全部連接。
   4)必須事先確認好接地端和浮空端。
   5)剛開始運行時,仔細觀察電機的聲音和溫升情況,發現異常應立即停機調整。
   2、一般步進電機驅動器識別的最低脈沖脈寬和2細分下的最高接受頻率
   一般識別的最低脈沖脈寬不少于2微秒,2細分下的最高接受頻率為40khz左右
   3、步進電機驅動器的一般故障現象
   不工作,丟步(也許電機力不夠),時走時停,大小步,震動大,抖動明顯,亂轉,缺相等。
   
   選用步進電機控制器應注意以下幾點:
   1、步進電機的驅動電路根據控制信號工作,控制信號由單片機(或其它如PLC等)產生。其基本原理作用如下:
   (1)控制換相順序
   通電換相這一過程稱為脈沖分配。例如:三相步進電機的三拍工作方式,其各相通電順序為A-B-C-D,通電控制脈沖必須嚴格按照這一順序分別控制A,B,C,D相的通斷。
   (2)控制步進電機的轉向
   如果給定工作方式正序換相通電,步進電機正轉,如果按反序通電換相,則電機就反轉。
   (3)控制步進電機的速度
   如果給步進電機發一個控制脈沖,它就轉一步,再發一個脈沖,它會再轉一步。兩個脈沖的間隔越短,步進電機就轉得越快。調整單片機發出的脈沖頻率,就可以對步進電機進行調速。
   2、PLC與步進電機驅動器接線指南:
   q0.0---->控制脈沖 q0.2---->控制方向 L+---->共陽端 L+與pul+、dir+相接
   q0.0 ----->控制脈沖與pul-連接 q0.2----->控制方向與dir-連接
   注意脈沖和方向均串1k電阻
   
   選用步進馬達IC應注意以下兩點:
   1、選用高集成度、技術成熟的最新馬達IC產品,有利于加快電子類運動控制產品更新換代的速度,有利于降低產品開發的難度,有利于拓寬單一產品的實際應用范圍,有利于提高產品的性價比。
   2、目前技術領先的高集成度馬達IC產品主要有,德國TRINAMIC運動控制產品、東芝馬達IC產品等,這些廠家步進馬達IC的共同特點是體積小、集成度高、運行穩定、性價比高、供貨渠道穩定多元。

來源 http://www.art2smart.com/



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