步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器.ppt

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1、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)學(xué)生：周寧指導(dǎo)老師：吳海彬?qū)I(yè)：測(cè)試計(jì)量技術(shù)及儀器目錄1、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其工作原理介紹2、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的主要工作原理3、恒壓與恒流驅(qū)動(dòng)4、節(jié)拍、步距角、細(xì)分5、單極與雙極驅(qū)動(dòng)6、驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品的使用方法1、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)介紹1.1、介紹步進(jìn)電動(dòng)機(jī)屬于斷續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的同步發(fā)動(dòng)機(jī)。它將輸入的脈沖信號(hào)變換為階躍的角位移或直線位移，也就是給一個(gè)脈沖信號(hào)，電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)一個(gè)角度或者前進(jìn)一步，因此這種電動(dòng)機(jī)叫步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。因?yàn)樗斎氲募炔皇钦医涣?，也不是恒定直流，而是脈沖電流，所以又叫做脈沖電動(dòng)機(jī)。它是數(shù)字控制系統(tǒng)中的一種重要的執(zhí)行元件，主要

2、用于開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，也可用于閉環(huán)系統(tǒng)。1.2、內(nèi)部結(jié)構(gòu)1.3、步進(jìn)電機(jī)工作特性1、來(lái)一個(gè)脈沖，轉(zhuǎn)一個(gè)步距角。2、控制脈沖頻率，可控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。3、改變脈沖順序，改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向。4、角位移量或線位移量與電脈沖數(shù)成正比5、誤差不累積，一般為步距角的3%-5%2、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)介紹2.1、步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)是直流電驅(qū)動(dòng)的同步電機(jī)，它不能直接由直流電源來(lái)驅(qū)動(dòng)，需要配置步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器才能運(yùn)行。2.2、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器原理圖步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器：是一種能使步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的功率放大器，能把控制器發(fā)來(lái)的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，電機(jī)

3、的轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比，所以控制脈沖頻率就可以精準(zhǔn)的調(diào)速，控制脈沖數(shù)就可以精準(zhǔn)定位。2.3、環(huán)形分配器、功率放大器環(huán)形分配器：將來(lái)自控制電路的一系列脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成控制步進(jìn)電機(jī)定子繞組通、斷電的電平信號(hào)，并按一定的規(guī)律分配給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的各項(xiàng)輸入端。環(huán)形分配器的輸出既是周期的，又是可逆的。功率放大器：將環(huán)形分配器輸出的mA級(jí)電流進(jìn)行功率放大，一般由前置放大器和功率放大器組成。3、恒流驅(qū)動(dòng)與恒壓驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部的繞組是一個(gè)感性負(fù)載，采用恒壓源供電時(shí)，電流的建立過(guò)程較長(zhǎng)，也就是說(shuō)力矩的建立過(guò)程較長(zhǎng)，這就限制了最高轉(zhuǎn)

4、速，因此在轉(zhuǎn)速要求不高的情況下可用恒壓源供電；為了使步進(jìn)電機(jī)能快速反應(yīng)，有的線路采取雙電源供電，就是把一個(gè)供電過(guò)程分成兩個(gè)階段，先加較高的電壓，以便快速建立電流，當(dāng)電流達(dá)到預(yù)定值，再切換為較低的電壓；當(dāng)然也可采用恒流源供電，但這個(gè)恒流源不是普通的恒流源，而是針對(duì)該步進(jìn)電機(jī)專門設(shè)計(jì)的，最大輸出電壓符合電機(jī)允許的最高電壓，電流也符合電機(jī)的正常工作電流。3.1、恒電壓驅(qū)動(dòng)1、使用外加電阻的驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的繞組使用粗導(dǎo)線時(shí)，線圈值很小，如圖所示。在各相線圈中，串聯(lián)外部電阻R，為的是限制繞組流過(guò)的電流小于額定電流I。限制繞組流過(guò)電流的方

5、法，可采用降低電源電壓和串聯(lián)外部電阻R的兩種方法。3.1.1、使用外加電阻的驅(qū)動(dòng)假設(shè)步進(jìn)電機(jī)的線圈電感為L(zhǎng)，繞組電阻為，電氣時(shí)間常數(shù)為，外加電阻為R時(shí)，電氣時(shí)間常數(shù)公式如下：3.1.2、無(wú)外加電阻驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)只有運(yùn)行在低速下，才不需要外加電阻，線圈直接用電源電壓外加功率半導(dǎo)體作恒壓驅(qū)動(dòng)，此時(shí)步進(jìn)電機(jī)的線圈導(dǎo)線半徑較細(xì)，匝數(shù)較多，電阻值較大。此方法多用于小電流低速驅(qū)動(dòng)方式。3.1.3、步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源單一電壓型驅(qū)動(dòng)電源：電容C可強(qiáng)迫控制電流快速上升，使電流波形前沿更陡，改善波形。當(dāng)三極管由導(dǎo)通切換到關(guān)閉時(shí)，在控制繞組中會(huì)產(chǎn)生

6、很高的電動(dòng)勢(shì)，其極性與電源極性一致，二者疊加起來(lái)作用到上，很容易將其擊穿。所以并聯(lián)一個(gè)和電阻形成放電回路。（a）單一電壓型驅(qū)動(dòng)電源3.1.3、步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源（b）高、低壓切換型驅(qū)動(dòng)電源高、低壓切換型驅(qū)動(dòng)電源：高壓供電用來(lái)加快電流的上升速度，改善電流波形的前沿，低壓是為了維持穩(wěn)定的電流值。控制信號(hào)消失時(shí)，截止，繞組中的電流經(jīng)二極管以及電阻向高壓電源放點(diǎn)，電流就迅速下降。這種電源效率較高，啟動(dòng)和運(yùn)行頻率也比單一電壓型電源要高。3.2、恒電流斬波器驅(qū)動(dòng)額定電流或設(shè)置的驅(qū)動(dòng)電流值為時(shí)，加電壓在繞圈上，若超過(guò)所設(shè)定的電流值，則把所

7、加的電壓V關(guān)斷，使電流減小，若低于所設(shè)定的電流值,則把所加電壓V打開(kāi)，使電流再增加至所設(shè)定的電流值。如此反復(fù)，使為恒定電流。（a）恒電流斬波器驅(qū)動(dòng)原理3.2、恒電流斬波器驅(qū)動(dòng)（b）恒電流斬波器驅(qū)動(dòng)電路圖（a）恒電流斬波器驅(qū)動(dòng)原理4、節(jié)拍、步距角、細(xì)分驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要性能指標(biāo)相數(shù)：是指電機(jī)內(nèi)部的線圈組數(shù)，目前常用的有兩相、三相、五相步進(jìn)電機(jī)。拍數(shù)：完成一個(gè)磁場(chǎng)周期性變化所需脈沖數(shù)。步距角：對(duì)應(yīng)一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角位移。節(jié)拍單相輪流通電（M相單M拍）順時(shí)針輪回ABCA逆時(shí)針輪回ACBA雙相輪流通電（M相雙M拍）順時(shí)針輪回A

8、BBCCAAB逆時(shí)針輪回ACCBBAAC單雙相輪流通電（M相2M拍）順時(shí)針輪回AABBBCCCAA逆時(shí)針輪回AACCCBBBAA3相單3拍——兩轉(zhuǎn)子齒定子通電順序：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向：順時(shí)針步距角：3相單3拍——兩轉(zhuǎn)子齒定子通電順序：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向：逆時(shí)針步距角：3相雙3拍——兩轉(zhuǎn)子齒定子通電順序