步進電機 （續二）

leungfour

　　4 改變脈沖的順序， 可以方便的改變轉動的方向。
　　因此，目前打印機，繪圖儀，機器人，等等設備都以步進電機為動力核心。
步進電機控制例子
　　我們使用的單極四相步進電機為例。其結構如圖1：
　　四個繞組引出四相(相A1相A2相B1相B2)和兩個公共線(接到電源的正極)。把繞組的某一相接到電源的地線。這樣該繞組就會受到激勵。我們采用四相八拍的控制方式，即1相與2相交替導通，這樣可提高分辨率。每一步可轉0.9°控制電機正轉的勵磁順序如下表：
　　若要求電機反轉，將勵磁信號倒過來傳送即可。 2 控制方案
　　控制系統的框圖如下
　　本方案采用AT89S51作為主控制器件。它與AT89C51兼容，同時還增加了SPI接口和看門狗模塊，這不但使程序調試變得方便而且也使程序運行更加穩定。在方案中該單片機主要實現現場信號的采集并計算出步進電機運轉的方向和速度信息。然后傳送給CPLD。
　　CPLD采用EPM7128SLC84-15，EPM7128是可編程的大規模邏輯器件，為ALTERA公司的MAX7000系列產品。具有高阻抗、電可擦等特點，可用單元為2500個，工作電壓為+5V。CPLD接收到單片機發送過來的信息后，轉換成對應的控制信號輸出給步進電機驅動器。驅動器則把控制信號處理后輸入電機繞組，實現了電機的有效控制。 2.1 電機驅動器硬件結構
　　電機的驅動器采用如下電路：
　　其中R1-R8的電阻值為320Ω。R9-R12的電阻值為2.2KΩ。Q1-Q4為達林頓管D401A，Q5-Q8為S8550。J1、J2與步進電機的六條引線相連

步進電機優缺點
優點
　　1． 電機旋轉的角度正比于脈沖數；
　　2． 電機停轉的時候具有最大的轉矩（當繞組激磁時）；
　　3． 由于每步的精度在百分之三到百分之五，而且不會將一步的誤差積累到下一步因而有較好的位置精度和運動的重復性；
　　4． 優秀的起停和反轉響應；
　　5． 由于沒有電刷，可靠性較高，因此電機的壽命僅僅取決于軸承的壽命；
　　6． 電機的響應僅由數字輸入脈沖確定，因而可以采用開環控制，這使得電機的結構可以比較簡單而且控
　　制成本
　　7． 僅僅將負載直接連接到電機的轉軸上也可以極低速的同步旋轉。
　　8． 由于速度正比于脈沖頻率，因而有比較寬的轉速范圍。
缺點
　　1． 如果控制不當容易產生共振；
　　2． 難以運轉到較高的轉速。
步進電機驅動器的特點
　　（1）構成步進電機驅動器系統的專用集成電路：
　　A、脈沖分配器集成電路：如三洋公司的PMM8713、PMM8723、PMM8714等。
　　B、包含脈沖分配器和電流斬波的控制器集成電路：如SGS公司的L297、L6506等。
　　C、只含功率驅動（或包含電流控制、保護電路）的驅動器集成電路：如日本新電元工業公司的MTD1110（四相斬波驅動）和MTD2001（兩相、H橋、斬波驅動）。
　　D、將脈沖分配器、功率驅動、電流控制和保護電路都包括在內的驅動控制器集成電路，如東芝公司的TB6560AHQ、MOTOROLA公司的SAA1042（四相）和ALLEGRO公司的UCN5804（四相）等。
　　（2）“細分驅動”概述：
　　將“電機固有步距角”細分成若干小步的驅動方法，稱為細分驅動，細分是通過驅動器精確控制步進電機的相電流實現的，與電機本身無關。其原理是，讓定子通電相電流并不一次升到位，而斷電相電流并不一次降為0（繞組電流波形不再是近似方波，而是N級近似階梯波），則定子繞組電流所產生的磁場合力，會使轉子有N個新的平衡位置（形成N個步距角）。
最新技術發展
　　國內外對細分驅動技術的研究十分活躍，高性能的細分驅動電路，可以細分到上千甚至任意細分。目前已經能夠做到通過復雜的計算使細分后的步距角均勻一致，大大提高了步進電機的脈沖分辨率，減小或消除了震蕩、噪聲和轉矩波動，使步進電機更具有“類伺服”特性。
對實際步距角的作用：在沒有細分驅動器時，用戶主要靠選擇不同相數的步進電機來滿足自己對步距角的要求。如果使用細分驅動器，則用戶只需在驅動器上改變細分數，就可以大幅度改變實際步距角，步進電機的‘相數’對改變實際步距角的作用幾乎可以忽略不計。




　　步進電機的選擇

　　步進電機有步距角（涉及到相數）、靜轉矩、及電流三大要素組成。一旦三大要素確定，步進電機的型號便確定下來了。

　　1、步距角的選擇

　　電機的步距角取決于負載精度的要求，將負載的最小分辨率（當量）換算到電機軸上，每個當量電機應走多少角度（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一般有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確定，我們往往先確定電機的靜力矩。靜力矩選擇的依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（一般由低速）時二種負載均要考慮，加速起動時主要考慮慣性負載，恒速運行進只要考慮摩擦負載。一般情況下，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確定下來（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，其運行特性差別很大，可依據矩頻特性曲線圖，判斷電機的電流（參考驅動電源、及驅動電壓）

　　4、力矩與功率換算

　　步進電機一般在較大范圍內調速使用、其功率是變化的，一般只用力矩來衡量，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)

　　應用中的注意點

　　1、步進電機應用于低速場合－－-每分鐘轉速不超過1000轉，（0.9度時6666PPS)，最好在1000-3000PPS(0.9度）間使用，可通過減速裝置使其在此間工作，此時電機工作效率高，噪音低。

　　2、步進電機最好不使用整步狀態，整步狀態時振動大。

　　3、由于歷史原因，只有標稱為12V電壓的電機使用12V外，其他電機的電壓值不是驅動電壓伏值，可根據驅動器選擇驅動電壓（建議：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恒壓驅動外也可以采用其他驅動電源，不過要考慮溫升。

　　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，一般不在工作速度起動，而采用逐漸升頻提速，一電機不失步，二可以減少噪音同時可以提高停止的定位精度。

　　6、高精度時，應通過機械減速、提高電機速度,或采用高細分數的驅動器來解決，也可以采用5相電機，不過其整個系統的價格較貴，生產廠家少，其被淘汰的說法是外行話。

　　7、電機不應在振動區內工作，如若必須可通過改變電壓、電流或加一些阻尼的解決。

　　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。

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一生無悔

有圖就更好啊

thengoc1603

控制電路框圖縫紉機

瀟湘游子

感謝樓主！！！

阿東PQDF

有圖有真相，太感謝樓主。學習！！！！！！！！

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不錯不錯學習了謝謝樓主