資源描述：
《步進電機細分原理.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、步進電動機高精度細分方法及其控制系統(tǒng)葉韋韋華南師范大學(xué)電信工程系99級引言本論文題目來自對現(xiàn)有橢偏儀進行技術(shù)改進工作中的“用步進電機取代傳統(tǒng)直流減速電機”的研究課題。橢圓偏振測量技術(shù)是一種測量薄膜厚度和研究其表面特性的先進方法，具有靈敏度高、精度高、實時和無損樣品的優(yōu)點。在半導(dǎo)體、光學(xué)材料、表面物理、化工、冶金、生物和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域都有重要應(yīng)用。傳統(tǒng)的橢偏儀由于使用了直流電機，在定位過程中存在自動化水平低、操作復(fù)雜、精度難以保證和成本高（因需要配高精度光電旋轉(zhuǎn)編碼器）等不足，為提高橢偏儀的定位精度和自動化
2、水平，研制出一種高精度自動定位系統(tǒng)無疑具有十分重要的意義。本系統(tǒng)采用步進電機代替直流電機，但現(xiàn)有步進電機的最小步距角還未能達到本系統(tǒng)的要求，所以要在步進細分技術(shù)上作探討。利用步進電機的準確動作和步進電機的細分技術(shù)，解決橢偏儀的角度與光強必須準確對應(yīng)關(guān)系的問題。其中，當步進電動機的細分角度越小，越有利于提高步進電動機的角位、點位及連續(xù)控制方面的定位精度，越有利于與計算機聯(lián)機，實現(xiàn)全自動化控制。同時，還可以大大提高步進電機的分辨率，大大改善步進電動機在動態(tài)運轉(zhuǎn)時的特性。由于工業(yè)技術(shù)的不斷進步，在自動化控制
3、、精密機械加工、航空航天技術(shù)以及所有要求高精度定位、自動記錄、自動瞄準等高新技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，對步進電機的細分要求也越來越高。因此，多年來，國內(nèi)外的同行都在努力尋求步進電動機細分技術(shù)的最佳方案及最高細分精度。本文所介紹的自動定位系統(tǒng)是在原橢偏儀系統(tǒng)的前提下，采用步進電機計算機細分控制技術(shù)建立起來的。一．一．步進電機的基本原理步進電機作為執(zhí)行元件，是機電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一,廣泛應(yīng)用在各種自動化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計算機技術(shù)的發(fā)展，步進電機的需求量與日俱增，在各個國民經(jīng)濟領(lǐng)域都有應(yīng)用。步進電機是一種將電脈
4、沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。步進電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差(精度為100%)的特點，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制?，F(xiàn)在比較常用的步進電機包括反應(yīng)式步進電機（VR）、永磁式步進電機（PM）、混合式步進電機（HB）和單相式
5、步進電機等。永磁式步進電機一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進角一般為7.5度或15度；反應(yīng)式步進電機一般為三相，可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大。反應(yīng)式步進電機的轉(zhuǎn)子磁路由軟磁材料制成，定子上有多相勵磁繞組，利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩?；旌鲜讲竭M電機是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點。它又分為兩相和五相：兩相步進角一般為1.8度而五相步進角一般為0.72度。這種步進電機的應(yīng)用最為廣泛，也是本次細分驅(qū)動方案所選用的步進電機。步進電機的一些基本參數(shù)：電機固有步距角：它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個步
6、進脈沖信號，電機所轉(zhuǎn)動的角度。電機出廠時給出了一個步距角的值，如86BYG250A型電機給出的值為0.9°/1.8°（表示半步工作時為0.9°、整步工作時為1.8°），這個步距角可以稱之為‘電機固有步距角’，它不一定是電機實際工作時的真正步距角，真正的步距角和驅(qū)動器有關(guān)。步進電機的相數(shù)：是指電機內(nèi)部的線圈組數(shù)，目前常用的有二相、三相、四相、五相步進電機。電機相數(shù)不同，其步距角也不同，一般二相電機的步距角為0.9°/1.8°、三相的為0.75°/1.5°、五相的為0.36°/0.72°。在沒有細分驅(qū)動器
7、時，用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進電機來滿足自己步距角的要求。如果使用細分驅(qū)動器，則‘相數(shù)’將變得沒有意義，用戶只需在驅(qū)動器上改變細分數(shù)，就可以改變步距角。保持轉(zhuǎn)矩（HOLDINGTORQUE）：是指步進電機通電但沒有轉(zhuǎn)動時，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。它是步進電機最重要的參數(shù)之一，通常步進電機在低速時的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進電機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進電機最重要的參數(shù)之一。比如，當人們說2N.m的步進電機，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉(zhuǎn)
8、矩為2N.m的步進電機。DETENTTORQUE：是指步進電機沒有通電的情況下，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。DETENTTORQUE在國內(nèi)沒有統(tǒng)一的翻譯方式，容易使大家產(chǎn)生誤解；由于反應(yīng)式步進電機的轉(zhuǎn)子不是永磁材料，所以它沒有DETENTTORQUE。步進電機的一些特點：1．1．一般步進電機的精度為步進角的3-5%，且不累積。2．2．步進電機外表允許的最高溫度。步進電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步，因此電機外表允許的最高溫度應(yīng)取
