【導讀】步進(jìn)電機是一種將脈沖信號變換成角位移的數字電磁執行裝置。步進(jìn)電機的角位移與輸入脈沖個(gè)數成正比,其轉速與脈沖頻率成正比,其轉向與脈沖分配到步進(jìn)電機的各相繞組的相序有關(guān)。
使用、控制步進(jìn)電機必須由環(huán)形脈沖,功率放大等組成的控制系統,其方框圖如下:
圖1:步進(jìn)電機控制系統方框圖
1、脈沖信號的產(chǎn)生
脈沖信號一般由單片機或CPU產(chǎn)生,一般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
感應子式步進(jìn)電機以二、四相電機為主,二相電機工作方式有二相四拍和二相八拍二種,具體分配如下:二相四拍為,步距角為1.8度;二相八拍為,步距角為0.9度。四相電機工作方式也有二種,四相四拍為AB-BC-CD-DA-AB,步距角為1.8度;四相八拍為AB-B-BC-C-CD-D-AB,(步距角為0.9度)。
3、功率放大
功率放大是驅動(dòng)系統最為重要的部分。步進(jìn)電機在一定轉速下的轉矩取決于它的動(dòng)態(tài)平均電流而非靜態(tài)電流(而樣本上的電流均為靜態(tài)電流)。平均電流越大電機力矩越大,要達到平均電流大這就需要驅動(dòng)系統盡量克服電機的反電勢。因而不同的場(chǎng)合采取不同的的驅動(dòng)方式,到目前為止,驅動(dòng)方式一般有以下幾種:恒壓、恒壓串電阻、高低壓驅動(dòng)、恒流、細分數等。
為盡量提高電機的動(dòng)態(tài)性能,將信號分配、功率放大組成步進(jìn)電機的驅動(dòng)電源。以某廠(chǎng)SH系列二相恒流斬波驅動(dòng)電源與單片機及電機接線(xiàn)圖如下:
圖2:某廠(chǎng)SH系列二相恒流斬波驅動(dòng)電源與單片機及電機接線(xiàn)圖
說(shuō)明:
CP 接CPU脈沖信號(負信號,低電平有效)
OPTO 接CPU+5V
FREE 脫機,與CPU地線(xiàn)相接,驅動(dòng)電源不工作
DIR 方向控制,與CPU地線(xiàn)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(xiàn)紅線(xiàn)
接電機引出線(xiàn)綠線(xiàn)
B 接電機引出線(xiàn)黃線(xiàn)
接電機引出線(xiàn)藍線(xiàn)步進(jìn)電機一經(jīng)定型,其性能取決于電機的驅動(dòng)電源。步進(jìn)電機轉速越高,力距越大則要求電機的電流越大,驅動(dòng)電源的電壓越高。電壓對力矩影響如下:
圖3:電壓對力矩影響
4、細分驅動(dòng)器
在步進(jìn)電機步距角不能滿(mǎn)足使用的條件下,可采用細分驅動(dòng)器來(lái)驅動(dòng)步進(jìn)電機,細分驅動(dòng)器的原理是通過(guò)改變相鄰(A,B)電流的大小,以改變合成磁場(chǎng)的夾角來(lái)控制步進(jìn)電機運轉的。
圖4:以改變合成磁場(chǎng)的夾角來(lái)控制步進(jìn)電機運轉