与步进电机有关的书籍( 四 )


当电机绕组通电时序为AB-BC-CD-DA或()时为正转,通电时序为DA-CA-BC-AB或()时为反转 。
三、驱动控制系统组成
使用、控制步进电机必须由环形脉冲,功率放大等组成的控制系统,其方框图如下:
1、脉冲信号的产生 。
脉冲信号一般由单片机或CPU产生,一般脉冲信号的占空比为0.3-0.4左右,电机转速越高,占空比则越大 。
2、信号分配
我厂生产的感应子式步进电机以二、四相电机为主,二相电机工作方式有二相四拍和二相八拍二种,具体分配如下:二相四拍为,步距角为1.8度;二相八拍为,步距角为0.9度 。四相电机工作方式也有二种,四相四拍为AB-BC-CD-DA-AB,步距角为1.8度;四相八拍为AB-B-BC-C-CD-D-AB,(步距角为0.9度) 。
3、功率放大
功率放大是驱动系统最为重要的部分 。步进电机在一定转速下的转矩取决于它的动态平均电流而非静态电流(而样本上的电流均为静态电流) 。平均电流越大电机力矩越大,要达到平均电流大这就需要驱动系统尽量克服电机的反电势 。因而不同的场合采取不同的的驱动方式,到目前为止,驱动方式一般有以下几种:恒压、恒压串电阻、高低压驱动、恒流、细分数等 。
为尽量提高电机的动态性能,将信号分配、功率放大组成步进电机的驱动电源 。我厂生产的SH系列二相恒流斩波驱动电源与单片机及电机接线图如下:
说明:
CP 接CPU脉冲信号(负信号,低电平有效)
OPTO 接CPU+5V
FREE 脱机,与CPU地线相接,驱动电源不工作
DIR 方向控制,与CPU地线相接,电机反转
VCC 直流电源正端
GND 直流电源负端
A 接电机引出线红线
接电机引出线绿线
B 接电机引出线黄线
接电机引出线蓝线 步进电机一经定型,其性能取决于电机的驱动电源 。步进电机转速越高,力距越大则要求电机的电流越大,驱动电源的电压越高 。电压对力矩影响如下:
4、细分驱动器
在步进电机步距角不能满足使用的条件下,可采用细分驱动器来驱动步进电机,细分驱动器的原理是通过改变相邻(A,B)电流的大小,以改变合成磁场的夹角来控制步进电机运转的 。
四、步进电机的应用
(一)步进电机的选择
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 。目前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(参考驱动电源、及驱动电压)
4、力矩与功率换算
步进电机一般在较大范围内调速使用、其功率是变化的,一般只用力矩来衡量,力矩与功率换算如下:
P= Ω·M Ω=2π·n/60 P=2πnM/60
其P为功率单位为瓦,Ω为每秒角速度,单位为弧度,n为每分钟转速,M为力矩
单位为牛顿·米
P=2πfM/400(半步工作)
其中f为每秒脉冲数(简称PPS)
(二)、应用中的注意点
1、步进电机应用于低速场合---每分钟转速不超过1000转,(0.9度时6666PPS),最好在1000-3000PPS(0.9度)间使用,可通过减速装置使其在此间工作,此时电机工作效率高,噪音低 。
2、步进电机最好不使用整步状态,整步状态时振动大 。
3、由于历史原因,只有标称为12V电压的电机使用12V外,其他电机的电压值不是驱动电压伏值,可根据驱动器选择驱动电压(建议:57BYG采用直流24V-36V,86BYG采用直流50V,110BYG采用高于直流80V),当然12伏的电压除12V恒压驱动外也可以采用其他驱动电源,不过要考虑温升 。