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4個(gè)方面詳解步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)組成

發(fā)布時(shí)間:2013-02-20 責(zé)任編輯:abbywang

【導(dǎo)讀】步進(jìn)電機(jī)是一種將脈沖信號變換成角位移的數(shù)字電磁執(zhí)行裝置。步進(jìn)電機(jī)的角位移與輸入脈沖個(gè)數(shù)成正比,其轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比,其轉(zhuǎn)向與脈沖分配到步進(jìn)電機(jī)的各相繞組的相序有關(guān)。


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:

圖1:步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)方框圖
圖1:步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)方框圖

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

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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)方式,到目前為止,驅(qū)動(dòng)方式一般有以下幾種:恒壓、恒壓串電阻、高低壓驅(qū)動(dòng)、恒流、細(xì)分?jǐn)?shù)等。

為盡量提高電機(jī)的動(dòng)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(dòng)電源。以某廠SH系列二相恒流斬波驅(qū)動(dòng)電源與單片機(jī)及電機(jī)接線圖如下:

圖2:某廠SH系列二相恒流斬波驅(qū)動(dòng)電源與單片機(jī)及電機(jī)接線圖
圖2:某廠SH系列二相恒流斬波驅(qū)動(dòng)電源與單片機(jī)及電機(jī)接線圖

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(dòng)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(dòng)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(dòng)電源的電壓越高。電壓對力矩影響如下:

圖3:電壓對力矩影響
圖3:電壓對力矩影響

4、細(xì)分驅(qū)動(dòng)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(dòng)器來驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī),細(xì)分驅(qū)動(dòng)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(yùn)轉(zhuǎn)的。

圖4:以改變合成磁場的夾角來控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)
圖4:以改變合成磁場的夾角來控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)
 

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