>有关步进电动机驱动系统的基本知识>>1、系统常识:步进电动机和步进电动机驱动器构成步进机电驱动系统。步进电动机驱动系统的性能,不但取决于步进电动机自身的性能,也取决于步进电动机驱动器的好坏。对步进电动机驱动器的研究几乎是与步进电动机的研究同步进行的。>>2、系统概说:步进电动机是一种将电电子脉冲转化为角位移的执行元件。当步进电动机驱动器吸收到一个电子脉冲旌旗灯号(来自控制器),它就驱动步进电动机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”),它的扭转是以固定的角度一步一步运行的。>>3、系统控制:步进电动机不克不及直接接到直流或交流电源上工作,必须使用专用的驱动电源(步进电动机驱动器)。控制器(电子脉冲旌旗灯号发生器)可以通过控制电子脉冲的个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制电子脉冲频率来控制机电转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。>>4、用场:步进电动机是一种控制用的特种机电,作为执行元件,是机电一体化的关键产品之一,随着微电子和计较机技术的发展(步进电动机驱动器性能提高),步进电动机的需求量与日俱增。步进电动机在运行中精度没有积累偏差的特点,使其广泛应用于各种不用人力化控制系统,特别是开环控制系统。>>5、步进机电按结构分类:步进电动机也叫电子脉冲机电,包括反应式步进电动机(VR)、永磁式步进电动机(PM)、混合式步进电动机(HB)等。>>(1)反应式步进电动机:也叫感应式、磁滞式或磁阻式步进电动机。其定子和转子均由软磁材料制成,定子上均匀分布的大磁极上装有多相励磁绕组,定、转子周边均匀分布小齿和槽,通电后利用磁导的变化产生转矩。通常是三、四、五、六相;可实现大转矩输出(消耗功率较大,电流最高可达20A,驱动电压较高);步距角小(最小可做到10’);断电时无定位转矩;机电内阻尼较小,单步运行(指电子脉冲频率很低时)震荡时间较长;启动和运行频率较高。>>⑵永磁式步进电动机:通常机电转子由永磁材料制成,软磁材料制成的定子上有多相励磁绕组,定、转子周边没有小齿和槽,通电后利用永磁体与定子电流磁力场相互作用产生转矩。通常是两相或四相;输出转矩小(消耗功率较小,电流一般小于2A,驱动电压12V);步距角大(例如7.5度、15度、22.5度等);断电时具有绝对是的保持转矩;启动和运行频率较低。>>(3)混合式步进电动机:也叫永磁反应式、永磁感应式步进电动机,混合了永磁式和反应式的长处。其定子和四相反应式步进电动机没有区别(但同一相的两个磁极相对,且两个磁极上绕组产生的N、S极性必须相同),转子结构较为复杂(转子内部为圆柱形永磁铁,两端外套软磁材料,周边有小齿和槽)。通常是两相或四相;须供给正负电子脉冲旌旗灯号;输出转矩较永磁式大(消耗功率相对较小);步距角较永磁式小(通常是1.8度);断电时无定位转矩;启动和运行频率较高;是目前发展较快的一种步进电动机。>>6、步进电动机按工作方式分类:可分为功率式和伺服式两种。>>(1)功率式:输出转矩较大,能直接动员较大负载(一般使用反应式、混合式步进电动机)。>>⑵伺服式:输出转矩较小,只能动员较小负载(一般使用永磁式、混合式步进电动机)。>>7、步进电动机的选择:>>(1) 首先选择类型,其次是具体的品种与型号。>>⑵ 反应式、永磁式和混合式三种步进电动机的性能指标、外形尺寸、安装要领、电子脉冲电源品类和控制电路等都不同,价格差异也很大,选择时应综合考虑。>>(3) 具有控制集成电路的步进电动机应优先考虑。>>8、步进电动机的基本参量:>>(1)机电固有步距角: 它表示控制系统每发一个步进电子脉冲旌旗灯号,机电所转动的角度。机电出厂时给出了一个步距角的值,如86BYG250A型机电给出的值为0.9°/1.8°(表示半步工作时为0.9°、整步工作时为1.8°),这个步距角可以称之为‘机电固有步距角’,它不绝对是是机电工作时的实际步距角,实际步距角和驱动器有关。>>⑵步进电动机的相数: 是指机电内部的线圈组数,目前经常使用的有二相、三相、四相、五相步进电动机。机电相数不同,其步距角也不同,一般二相机电的步距角为0.9°/1.8°、三相的为0.75°/1.5°、五相的为0.36°/0.72° 。步进电动机增加相数能提高性能,但步进机电的结构和驱动电源都会更复杂,成本也会增加。>>(3)保持转矩(HOLDING TORQUE):也叫最大静转矩,是在定额静态电流下施加在已通电的步进电动机转动轴上而不产生连续扭转的最大转矩。它是步进电动机最重要的参量之一,通常步进电动机在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进电动机的输出力矩随速度的增大而不断衰减,输出功率也随速度的增大而变化,以是保持转矩就成为了衡量步进机电最重要的参量之一。比如,当人们说2N.m的步进机电,在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2N.m的步进电动机。>>(4)步距精度:可以用定位偏差来表示,也可以用步距角偏差来表示。>>(5)矩角特性:步进电动机的转子离开平衡位置后所具有的恢复转矩,随着转角的偏移而变化。步进电动机静转矩与掉调角的关系称为矩角特性。>>(6)静态温升:指机电静止不动时,按规定的运行方式中最多的相数通以定额静态电流,达到稳定的热平衡状态时的温升。>>(7)动态温升:机电在某一频率下空载运行,按规定的运行时间进行工作,运行时间结束后机电所达到的温升叫动态温升。>>(8)转矩特性:它表示机电转矩和单相通电时励磁电流的关系。>>(9)启动矩频特性:启动频率与负载转矩的关系称为启动矩频特性。>>(10)运行矩频特性/惯频特性:略>>⑾升降频时间:指机电从启动频率升到最高运行频率或从最高运行频率降到启动频率所需的时间。>>⑿DETENT TORQUE:是指步进电动机没有通电的情况下,定子锁住转子的力矩。DETENT TORQUE 在国内没有同一的传译方式,容易产生误解;反应式步进电动机的转子不是永磁材料,以是它没有DETENT TORQUE。>>9、步进电动机的一些特点:>>(1)步进电动机没有积累偏差:一般步进电动机的精度为实际步距角的3-5%,且不累积。>>⑵步进电动机在工作时,电子脉冲旌旗灯号按绝对是顺序轮流加到各相绕组上(由驱动器内的圆环分配器控制绕组通断电的方式)。>>(3)即使是同一台步进电动机,在使用不同驱动方案时,其矩频特性也相差很大。>>(4)步进电动机与其它电动机不同,其标称定额电压和定额电流只是参考值;又因为步进电动机是以电子脉冲方式供电,电源电压是其最高电压,而不是平均电压,以是,步进电动机可以超出其定额值范围工作。但选择时不该离开正道定额值太远。>>(5)步进电动机外表许可的最高温度: 步进机电温度太高首先会使机电的磁性材料退磁,从而导致力矩降落乃至于掉步,因此机电外表许可的最高温度应取决于不同机电磁性材料的退磁点;一般来讲,磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上,有的甚至高达摄氏200度以上,以是步进电动机外表温度在摄氏80-90度完全正常。>>(6)步进电动机的力矩会随转速的升高而降落:当步进机电转动时,机电各相绕组的电感将形成一个反向电动势;频率越高,反向电动势越大。在它的作用下,机电随频率(或速度)的增大而相电流减小,从而导致力矩降落。>>(7)步进电动机低速时可以正常运转,但若高于绝对是频率就没有办法启动,并伴有啸叫声。>>步进电动机有一个技术参量:空载启动频率,即步进电动机在空载情况下能够正常启动的电子脉冲频率,如果电子脉冲频率高于该值,机电不克不及正常启动,有可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下,启动频率应更低。如果要使机电达到高速转动,电子脉冲频率应该有加速过程,即启动频率较低,然后按绝对是加速度升到所希望的高频(机电转速从低速升到高速)。>>(8)四相混合式步进机电一般由两相驱动器来驱动,因此,连接时可以采用串联接法或并联接法将四相机电接成两相使用。串联接法一般在机电转速较低的场合使用,此时需要的驱动器输出电流为机电相电流的0.7倍,因而机电发烧小;并联接法一般在机电转速较高的场合使用(又称高速接法),所需要的驱动器输出电流为机电相电流的1.4倍,因而机电发烧较大。>>(9)混合式步进机电驱动器的供电电源电压通常为一个较宽的范围 (比如IM483的供电电压为12～48VDC),电源电压通常根据机电的工作转速和响应要求来选择。如果机电工作转速较高或响应要求较快,那么电压取值也高,但注意电源电压的纹波不克不及超过驱动器的最大输入电压,否则有可能损坏驱动器。>>(10)供电电源电流一般根据驱动器的输出相电流I来确定。如果采用线性电源,电源电流一般可取I 的1.1～1.3倍;如果采用开关电源,电源电流一般可取I 的1.5～2.0倍。>>⑾当脱机旌旗灯号FREE为低电平时,驱动器输出到机电的电流被切断,机电转子处于自由状态>>(脱机状态)。在有些不用人力化装备中,如果在驱动器不断电的情况下要求直接转动机电轴(手动方式),就能够将FREE旌旗灯号置低,使机电脱机,进行手动操作或调节。手动完成后,再将FREE旌旗灯号置高,以继续不用人力控制。>>⑿用简单的要领调解两相步进机电通电后的转动方向,只需将机电与驱动器接线的A+和A-(或者B+和B-)对调即可。>>10、步进电动机驱动器的一些特点:>>(1)构成步进电动机驱动器系统的专用集成电路:>>A电子脉冲分配器集成电路:如三洋公司的PMM8713(三/四相)、PMM8723(四相)、PMM8714(五相)等。>>B包含电子脉冲分配器和电流斩波的控制器集成电路:如SGS公司的L297(四相)、L6506(四相)等。>>C只含功率驱动(或包含电流控制、掩护电路)的驱动器集成电路:如日本新电元工业公司的MTD1110(四相斩波驱动)和MTD2001(两相、H桥、斩波驱动)。>>D将电子脉冲分配器、功率驱动、电流控制和掩护电路都包括在内的驱动控制器集成电路,如MOTOROLA公司的SAA1042(四相)和ALLEGRO公司的UCN5804(四相)等。>>⑵“细分驱动”概说:>>概念:将“机电固有步距角”细分成若干小步的驱动要领,称为细分驱动,细分是通过驱动器精确控制步进电动机的相电流实现的,与机电本身无关。其原理是,让定子通电相电流并不一次升到位,而断电相电流并不一次降为0(绕组电流波形不再是近似方波,而是N级近似阶梯波),则定子绕组电流所产生的磁力场合力,会使转子有N个新的平衡位置(形成N个步距角)。>>最新技术发展:国内外对细分驱动技术的研究十分活跃,高性能的细分驱动电路,可以细分到上千甚至任意细分。目前已经能够做到通过复杂的计较使细分后的步距角均匀一致,大大提高了步进电动机的电子脉冲分辨率,减小或消弭了震荡、噪声和转矩波动,使步进电动机更具有“类伺服”特性。>>对实际步距角的作用:在没有细分驱动器时,用户主要靠选择不同相数的步进机电来满足自己对步距角的要求。如果使用细分驱动器,则用户只需在驱动器上转变细分数,就能够大幅度转变实际步距角,步进机电的‘相数’对转变实际步距角的作用几乎可以忽略不计。>>采用细分技术与步进电动机精度提高的关系:步进电动机的细分技术本色上是一种电子阻尼技术,其主要目的是减弱或消弭步进机电的低频振动,提高机电的运转精度只是细分技术的一个附带功能。细分后机电运转时对每一个电子脉冲的分辨率提高了,但运转精度可否达到或接近电子脉冲分辨率还取决于细分驱动器的细分电流控制精度等其它因素。不同厂家的细分驱动器精度有可能差别很大;细分数越大精度越难控制。>>真正的细分对驱动器要有至关高的技术要乞降工艺要求,成本亦会较高。国内有一些驱动器采用对机电相电流进行“平滑”处理来取代细分,归属“假细分”,“平滑”并不产生微步,会导致机电力矩的降落。真正的细分控制不但不会导致机电力矩的降落,相反,力矩会有所增加。>>简单就说这么多吧!楼主也不给悬赏分,有需要步进机电驱动器芯片的可以找我,北京博远壮盛电子科技有限公司 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