步進馬達驅動器-步進電機步進驅動器工作原理詳解
信息來源：本站 日期：2018-01-04
步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制元件。在非超載的狀況下，電機的轉速、中止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉過一個步f距角。這一線性關系的存在，加上步進電機只要周期性的誤差而無累積誤差等特性。使得在速度、位置等控制范疇用步進電機來控制變的十分的簡單。
固然步進電機已被普遍地應用，但步進電機并不能象普通的直流電機，交流電機在常規下運用。它必需由雙環形脈沖信號、功率驅動電路等組成控制系統方可運用。因而用好步進電機卻非易事，它觸及到機械、電機、電子及計算機等許多專業學問。
目前,消費步進電機的廠家確實不少，但具有專業技術人員，可以自行開發，研制的廠家卻十分少，大局部的廠家只一、二十人，連最根本的設備都沒有。僅僅處于一種自覺的仿制階段。這就給用戶在產品選型、運用中形成許多費事。
步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的一種開環線性執行元件，具有無累積誤差、本錢低、控制簡單特性。產品從相數上分有二、三、四、五相，從步距角上分有0.9°/1.8°、0.36°/0.72°，從規格上分有口42~φ130，從靜力矩上分有0.1N?M~40N?M。
運用、控制步進電機必需由環形脈沖，功率放大等組成的控制系統。驅動控制系統組成方框圖如下：
1、脈沖信號的產生
脈沖信號普通由單片機或CPU產生，普通脈沖信號的占空比為0.3-0.4左右，電機轉速越高，占空比則越大。
2、信號分配
我廠消費步進馬達驅動適配組件：是一家專業從事中、大、功率場效應管（MOSFET）、快恢復二極管、三端穩壓管開發設計、集研發生產等。
3、功率放大
功率放大是驅動系統最為重要的局部。步進電機在一定轉速下的轉矩取決于它的動態均勻電流而非靜態電流（而樣本上的電流均為靜態電流）。均勻電流越大電機力矩越大，要到達均勻電流大這就需求驅動系統盡量克制電機的反電勢。因此不同的場所采取不同的的驅動方式，到目前為止，驅動方式普通有以下幾種：恒壓、恒壓串電阻、上下壓驅動、恒流、細分數等。為盡量進步電機的動態性能，將信號分配、功率放大組成步進電機的驅動電源。
SH系列二相恒流斬波驅動電源與單片機及電機接線圖如下：
闡明：
CP 接CPU脈沖信號（負信號，低電平有效）
OPTO 接CPU+5VFREE 脫機，與CPU地線相接，驅動電源不工作
DIR 方向控制，與CPU地線相接，電機反轉
VCC 直流電源正端
GND 直流電源負端
A
接電機引出線紅線
接電機引出線綠線
B
接電機引出線黃線
接電機引出線
步進電機的應用：步進電機的選擇。步進電機有步距角（觸及到相數）、靜轉矩、及電流三大要素組成。一旦三大要素肯定，步進電機的型號便肯定下來了。
1、步距角的選擇：電機的步距角取決于負載精度的請求，將負載的最小分辨率（當量）換算到電機軸上，每個當量電機應走幾角度（包括減速）。電機的步距角應等于或小于此角度。目前市場上步進電機的步距角普通有0.36度/0.72度（五相電機）、0.9度/1.8度（二、四相電機）、1.5度/3度 （三相電機）等。
2、靜力矩的選擇：步進電機的動態力矩一下子很難肯定，我們常常先肯定電機的靜力矩。靜力矩選擇的根據是電機工作的負載，而負載可分為慣性負載和摩擦負載二種。單一的慣性負載和單一的摩擦負載是不存在的。直接起動時（普通由低速）時二種負載均要思索，加速起動時主要思索慣性負載，恒速運轉進只需思索摩擦負載。普通狀況下，靜力矩應為摩擦負載的2-3倍內好，靜力矩一旦選定，電機的機座及長度便能肯定下來（幾何尺寸）
3、電流的選擇靜力矩一樣的電機，由于電流參數不同，其運轉特性差異很大，可根據矩頻特性曲線圖，判別電機的電流（參考驅動電源、及驅動電壓）
4、力矩與功率換算：步進電機普通在較大范圍內調速運用、其功率是變化的，普通只用力矩來權衡，力矩與功率換算如下：
P= Ω?M
Ω=2π?n/60
P=2πnM/60
其P為功率單位為瓦，Ω為每秒角速度，單位為弧度，n為每分鐘轉速，M為力矩單位為牛頓?米P=2πfM/400(半步工作）其中f為每秒脈沖數（簡稱PPS)
綜上所述選擇電機普通應遵照以下步驟：
應用中的注意點：
1、步進電機應用于低速場所---每分鐘轉速不超越1000轉，（0.9度時6666PPS)，最好在1000-3000PPS(0.9度）間運用，可經過減速安裝使其在此間工作，此時電機工作效率高，噪音低。
2、步進電機最好不運用整步狀態，整步狀態時振動大。
3、由于歷史緣由，只要標稱為12V電壓的電機運用12V外，其他電機的電壓值不是驅動電壓伏值 ，可依據驅動器選擇驅動電壓（倡議：57BYG采用直流24V-36V，86BYG采用直流50V,110BYG采用高于直流80V），當然12伏的電壓除12V恒壓驅動外也能夠采用其他驅動電源， 不過要思索溫升。
4、轉動慣量大的負載應選擇大機座號電機。
5、電機在較高速或大慣量負載時，普通不在工作速度起動，而采用逐步升頻提速，一電機不失步，二能夠減少噪音同時能夠進步中止的定位精度。
6、高精度時，應經過機械減速、進步電機速度,或采用高細分數的驅動器來處理，也能夠采用5相電機，不過其整個系統的價錢較貴，消費廠家少，其被淘汰的說法是外行話。
7、電機不應在振動區內工作，如若必需可經過改動電壓、電流或加一些阻尼的處理。
8、電機在600PPS（0.9度）以下工作，應采用小電流、大電感、低電壓來驅動。
9、應遵照先選電機后選驅動的準繩。
其他闡明：有關低頻振動、升降速、機械共振、工作往復運動的誤差、平面圓弧X、Y插補誤差以及其他問題。詳細處理方法恕不便在此敘說，我廠用戶可來電咨詢，可依據詳細狀況處理。不同廠家的電機在設計、運用資料及加工工藝方面差異很大，選用步進電機應注重牢靠性而輕性能、重質量而輕價錢。最好采用同終身產廠家的控制器、驅動器和電機。這樣便于最終客戶的維護。
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