关于步进电机外文翻译

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关于步进电机外文翻译

淮阴工学院

毕业设计(论文)外文资料翻译

系(院):江淮学院

专业:电气工程及其自动化

姓名:朱佳

学号:3052110135

外文出处:Nonlinear Dynamics18:383-404,1999 (用外文写)

附件: 1.外文资料翻译译文;2.外文原文。

注:请将该封面与附件装订成册。

附件1:外文资料翻译译文

步进电机的振荡、不稳定以及控制

摘要:本文介绍了一种分析永磁步进电机不稳定性的新颖方法。结果表明,该种电机有两种类型的不稳定现象:中频振荡和高频不稳定性。非线性分叉理论是用来说明局部不稳定和中频振荡运动之间的关系。一种新型的分析介绍了被确定为高频不稳定性的同步损耗现象。在相间分界线和吸引子的概念被用于导出数量来评估高频不稳定性。通过使用这个数量就可以很容易地估计高频供应的稳定性。此外,还介绍了稳定性理论。广义的方法给出了基于反馈理论的稳定问题的分析。结果表明,中频稳定度和高频稳定度可以提高状态反馈。

关键词:步进电机,不稳定,非线性,状态反馈。

1. 介绍

步进电机是将数字脉冲输入转换为模拟角度输出的电磁增量运动装置。其内在的步进能力允许没有反馈的精确位置控制。也就是说,他们可以在开环模式下跟踪任何步阶位置,因此执行位置控制是不需要任何反馈的。步进电机提供比直流电机每单位更高的峰值扭矩;此外,它们是无电刷电机,因此需要较少的维护。所有这些特性使得步进电机在许多位置和速度控制系统的选择中非常具有吸引力,例如如在计算机硬盘驱动器和打印机,代理表,机器人中的应用等.

尽管步进电机有许多突出的特性,他们仍遭受振荡或不稳定现象。这种现象严重地限制其开环的动态性能和需要高速运作的适用领域。这种振荡通常在步进率低于1000脉冲/秒的时候发生,并已被确认为中频不稳定或局部不稳定[1],或者动态不稳定[2]。此外,步进电机还有另一种不稳定现象,也就是在步进率较高时,即使负荷扭矩小于其牵出扭矩,电动机也常常不同步。该文中将这种现象确定为高频不稳定性,因为它以比在中频振荡现象中发生的频率更高的频率出现。高频不稳定性不像中频不稳定性那样被广泛接受,而且还没有一个方法来评估它。

中频振荡已经被广泛地认识了很长一段时间,但是,一个完整的了解还没有牢固确立。这可以归因于支配振荡现象的非线性是相当困难处理的。大多数研究人员在线性模型基础上分析它[1]。尽管在许多情况下,这种处理方法是有效的或有益

的,但为了更好地描述这一复杂的现象,在非线性理论基础上的处理方法也是需要的。例如,基于线性模型只能看到电动机在某些供应频率下转向局部不稳定,并不能使被观测的振荡现象更多深入。事实上,除非有人利用非线性理论,否则振荡不能评估。

因此,在非线性动力学上利用被发展的数学理论处理振荡或不稳定是很重要的。值得指出的是,Taft和Gauthier[3],还有Taft和Harned[4]使用的诸如在振荡和不稳定现象的分析中的极限环和分界线之类的数学概念,并取得了关于所谓非同步现象的一些非常有启发性的见解。尽管如此,在这项研究中仍然缺乏一个全面的数学分析。本文一种新的数学分被开发了用于分析步进电机的振动和不稳定性。

本文的第一部分讨论了步进电机的稳定性分析。结果表明,中频振荡可定性为一种非线性系统的分叉现象(霍普夫分叉)。本文的贡献之一是将中频振荡与霍普夫分叉联系起来,从而霍普夫理论从理论上证明了振荡的存在性。高频不稳定性也被详细讨论了,并介绍了一种新型的量来评估高频稳定。这个量是很容易计算的,而且可以作为一种标准来预测高频不稳定性的发生。在一个真实电动机上的实验结果显示了该分析工具的有效性。

本文的第二部分通过反馈讨论了步进电机的稳定性控制。一些设计者已表明,通过调节供应频率[ 5 ],中频不稳定性可以得到改善。特别是Pickup和Russell [ 6,7]都在频率调制的方法上提出了详细的分析。在他们的分析中,雅可比级数用于解决常微分方程和一组数值有待解决的非线性代数方程组。此外,他们的分析负责的是双相电动机,因此,他们的结论不能直接适用于我们需要考虑三相电动机的情况。在这里,我们提供一个没有必要处理任何复杂数学的更简洁的稳定步进电机的分析。在这种分析中,使用的是d-q模型的步进电机。由于双相电动机和三相电动机具有相同的d-q模型,因此,这种分析对双相电动机和三相电动机都有效。迄今为止,人们仅仅认识到用调制方法来抑制中频振荡。本文结果表明,该方法不仅对改善中频稳定性有效,而且对改善高频稳定性也有效。

2. 动态模型的步进电机

本文件中所考虑的步进电机由一个双相或三相绕组的跳动定子和永磁转子组成。一个极对三相电动机的简化原理如图1所示。步进电机通常是由被脉冲序列控制产生矩形波电压的电压源型逆变器供给的。这种电动机用本质上和同步电动机相同的原则进行作业。步进电机主要作业方式之一是保持提供电压的恒定以及脉冲频

率在非常广泛的范围上变化。在这样的操作条件下,振动和不稳定的问题通常会出现。

图1.三相电动机的图解模型

用q–d框架参考转换建立了一个三相步进电机的数学模型。下面给出了三相绕组电压方程

v a = Ri

a

+ L*di

a

/dt ? M*di

b

/dt ? M*di

c

/dt + dλ

pma

/dt ,

v b = Ri

b

+ L*di

b

/dt ? M*di

a

/dt ? M*di

c

/dt + dλ

pmb

/dt ,

v c = Ri

c

+ L*di

c

/dt ? M*di

a

/dt ? M*di

b

/dt + dλ

pmc

/dt , (1)

其中R和L分别是相绕组的电阻和感应线圈,并且M是相绕组之间的互感线圈。

λpma, λpmb and λpmc是应归于永磁体的相的磁通,且可以假定为转子位置的正弦函数如下

λpma = λ1 sin(Nθ),

λpmb = λ1 sin(Nθ? 2/3),

λpmc = λ1 sin(Nθ - 2/3), (2) 其中N是转子齿数。本文中强调的非线性由上述方程所代表,即磁通是转子位置的非线性函数。

使用Q ,d转换,将参考框架由固定相轴变换成随转子移动的轴(参见图2)。矩阵从a,b,c框架转换成q,d框架变换被给出了[8]

(3)

例如,给出了q,d参考里的电压

(4)

在a,b,c参考中,只有两个变量是独立的(i

a + i

b

+ i

c

= 0),因此,上面提到

的由三个变量转化为两个变量是允许的。在电压方程(1)中应用上述转换,在q,d

框架中获得转换后的电压方程为

v q = Ri

q

+ L

1

*di

q

/dt + NL

1

i

d

ω + Nλ

1

ω,

v d = Ri

d

+ L

1

*di

d

/dt ?NL

1

i

q

ω, (5)

图2,a,b,c和d,q参考框架

其中L1 = L + M,且ω是电动机的速度。有证据表明,电动机的扭矩有以下公式

T = 3/2Nλ

1i

q

. (6)

转子电动机的方程为

J*dω/dt = 3/2*Nλ

1i

q

?B

f

ω–Tl , (7)

如果B

f

是粘性摩擦系数,和Tl代表负荷扭矩(在本文中假定为恒定)。

为了构成完整的电动机的状态方程,我们需要另一种代表转子位置的状态变量。为此,通常使用满足下列方程的所谓的负荷角δ[8]

Dδ/dt = ω?ω

, (8)

其中ω

是电动机的稳态转速。方程(5),(7),和(8)构成电动机的状态空间

模型,其输入变量是电压v

q 和v

d

.如前所述,步进电机由逆变器供给,其输出电压不

是正弦电波而是方波。然而,由于相比正弦情况下非正弦电压不能很大程度地改变振荡特性和不稳定性(如将在第3部分显示的,振荡是由于电动机的非线性),为了本文的目的我们可以假设供给电压是正弦波。根据这一假设,我们可以得到如下的

v q 和v

d

v

q

= V

m

cos(Nδ) ,

v

d

= V

m

sin(Nδ) , (9)

其中V

m

是正弦波的最大值。上述方程,我们已经将输入电压由时间函数转变为

状态函数,并且以这种方式我们可以用自控系统描绘出电动机的动态,如下所示。这将有助于简化数学分析。

根据方程(5),(7),和(8),电动机的状态空间模型可以如下写成矩阵式

? = F(X,u) = AX + Fn(X) + Bu , (10) 其中X = [iq id ω δ] T , u = [ω1 Tl] T 定义为输入,且ω1 = N ω0 是

供应频率。输入矩阵B 被定义为

矩阵A 是F(.)的线性部分,如下

F n (X)代表了F(.)的线性部分,如下

输入端u 独立于时间,因此,方程(10)是独立的。

在F(X,u)中有三个参数,它们是供应频率ω1,电源电压幅度V m 和负荷扭矩T l 。

这些参数影响步进电机的运行情况。在实践中,通常用这样一种方式来驱动步进电机,即用因指令脉冲而变化的供应频率ω1来控制电动机的速度,而电源电压保持不

变。因此,我们应研究参数ω1的影响。

3.分叉和中频振荡,

设ω=ω0,得出方程(10)的平衡

且φ是它的相角,

φ = arctan(ω1L1/R) . (16) 方程(12)和(13)显示存在着多重均衡,这意味着这些平衡永远不能全局稳

定。人们可以看到,如方程(12)和(13)所示有两组平衡。第一组由方程(12)

对应电动机的实际运行情况来代表。第二组由方程(13)总是不稳定且不涉及到实

际运作情况来代表。在下面,我们将集中精力在由方程(12)代表的平衡上。

附件2:外文原文

Oscillation, Instability and Control of Stepper Motors

LIYU CAO and HOWARD M. SCHWARTZ

Department of Systems and Computer Engineering, Carleton University, 1125 Colonel By Drive,

Ottawa, ON K1S 5B6, Canada

(Received: 18 February 1998; accepted: 1 December 1998) Abstract. A novel approach to analyzing instability in permanent-magnet stepper motors is presented. It is shown that there are two kinds of unstable phenomena in this kind ofmotor: mid-frequency oscillation and

high-frequency instability. Nonlinear bifurcation theory is used to illustrate the relationship between local instability and midfrequency oscillatory motion. A novel analysis is presented to analyze the loss of synchronism phenomenon, which is identified as high-frequency instability. The concepts of separatrices and attractors in phase-space are used to derive a quantity to evaluate the high-frequency instability. By using this quantity one can easily estimate the stability for high supply frequencies. Furthermore, a stabilization method is presented. A generalized approach to analyze the stabilization problem based on feedback theory is given. It is shown that the mid-frequency stability

and the high-frequency stability can be improved by state feedback. Keywords: Stepper motors, instability, nonlinearity, state feedback.

1. Introduction

Stepper motors are electromagnetic incremental-motion devices which convert digital pulse inputs to analog angle outputs. Their inherent stepping ability allows for accurate position control without feedback. That is, they can track any step position in open-loop mode, consequently no

feedback is needed to implement position control. Stepper motors deliver higher peak torque per unit weight than DC motors; in addition, they are brushless machines and therefore require less maintenance. All of these properties have made stepper motors a very attractive selection in many position and speed control systems, such as in computer hard disk drivers and printers, XY-tables, robot manipulators, etc.

Although stepper motors have many salient properties, they suffer from an oscillation or unstable phenomenon. This phenomenon severely restricts their open-loop dynamic performance and applicable area where high speed operation is needed. The oscillation usually occurs at stepping rates lower than 1000 pulse/s, and has been recognized as a mid-frequency instability or local instability [1], or a dynamic instability [2]. In addition, there is another kind of unstable phenomenon in stepper motors, that is, the motors usually lose synchronism at higher stepping rates, even though load torque is less than their pull-out torque. This phenomenon is identified as

high-frequency instability in this paper, because it appears at much higher frequencies than the frequencies at which the mid-frequency oscillation occurs. The high-frequency instability has not been recognized as widely as mid-frequency instability, and there is not yet a method to evaluate it.

Mid-frequency oscillation has been recognized widely for a very long time, however, a complete understanding of it has not been well established. This can be attributed to the nonlinearity that dominates the oscillation phenomenon and is quite difficult to deal with.

384 L. Cao and H. M. Schwartz

Most researchers have analyzed it based on a linearized model [1]. Although in many cases, this kind of treatments is valid or useful, a treatment based on nonlinear theory is needed in order to give a better description on this complex phenomenon. For example, based on a linearized model one can only see that the motors turn to be locally unstable at some supply frequencies, which does not give much insight into the observed oscillatory

phenomenon. In fact, the oscillation cannot be assessed unless one uses nonlinear theory.

Therefore, it is significant to use developed mathematical theory on nonlinear dynamics to handle the oscillation or instability. It is worth noting that Taft and Gauthier [3], and Taft and Harned [4] used mathematical concepts such as limit cycles and separatrices in the analysis of oscillatory and unstable phenomena, and obtained some very instructive insights into the socalled loss of synchronous phenomenon. Nevertheless, there is still a lack of a comprehensive mathematical analysis in this kind of studies. In this paper a novel mathematical analysis is developed to analyze the oscillations and instability in stepper motors.

The first part of this paper discusses the stability analysis of stepper motors. It is shown that the mid-frequency oscillation can be characterized as a bifurcation phenomenon (Hopf bifurcation) of nonlinear systems. One of contributions of this paper is to relate the midfrequency oscillation to Hopf bifurcation, thereby, the existence of the oscillation is proved theoretically by Hopf theory. High-frequency instability is also discussed in detail, and a novel quantity is introduced to evaluate high-frequency stability. This quantity is very easy

to calculate, and can be used as a criteria to predict the onset of the high-frequency instability. Experimental results on a real motor show the efficiency of this analytical tool.

The second part of this paper discusses stabilizing control of stepper motors through feedback. Several authors have shown that by modulating the supply frequency [5], the midfrequency

instability can be improved. In particular, Pickup and Russell [6, 7] have presented a detailed analysis on the frequency modulation method. In their analysis, Jacobi series was used to solve a ordinary differential equation, and a set of nonlinear algebraic equations had to be solved numerically. In addition, their analysis is undertaken for a two-phase motor, and

therefore, their conclusions cannot applied directly to our situation, where a three-phase motor will be considered. Here, we give a more elegant analysis for stabilizing stepper motors, where no complex mathematical manipulation is needed. In this analysis, a d–q model of stepper motors is used. Because two-phase motors and three-phase motors have the same q–d model and therefore, the analysis is valid for both two-phase and three-phase motors. Up to date, it is only recognized that the modulation method is needed to suppress the midfrequency oscillation. In this paper, it is shown that this method is not only valid to improve mid-frequency stability, but also effective to improve high-frequency stability.

2. Dynamic Model of Stepper Motors

The stepper motor considered in this paper consists of a salient stator with two-phase or threephase windings, and a permanent-magnet rotor. A simplified schematic of a three-phase motor with one pole-pair is shown in Figure 1. The stepper motor is usually fed by a voltage-source inverter, which is controlled by a sequence of pulses and produces square-wave voltages. This

motor operates essentially on the same principle as that of synchronous motors. One of major operating manner for stepper motors is that supplying voltage is kept constant and frequency

of pulses is changed at a very wide range. Under this operating condition, oscillation and instability problems usually arise.

Figure 1. Schematic model of a three-phase stepper motor.

A mathematical model for a three-phase stepper motor is established using q–d framereference transformation. The voltage equations for three-phase windings are given by

v a = Ri

a

+ L*di

a

/dt ? M*di

b

/dt ? M*di

c

/dt + dλ

pma

/dt ,

v b = Ri

b

+ L*di

b

/dt ? M*di

a

/dt ? M*di

c

/dt + dλ

pmb

/dt ,

v c = Ri

c

+ L*di

c

/dt ? M*di

a

/dt ? M*di

b

/dt + dλ

pmc

/dt ,

where R and L are the resistance and inductance of the phase windings, and M is the mutual inductance between the phase windings. _pm a, _pm b and _pm c are the flux-linkages of the

phases due to the permanent magnet, and can be assumed to be sinusoid functions of rotor position _ as follow

λpma = λ1 sin(Nθ),

λpmb = λ1 sin(Nθ? 2/3),

λpmc = λ1 sin(Nθ - 2/3),

where N is number of rotor teeth. The nonlinearity emphasized in this paper is represented by the above equations, that is, the flux-linkages are nonlinear functions of the rotor position.

By using the q; d transformation, the frame of reference is changed from the fixed phase axes to the axes moving with the rotor (refer to Figure 2). Transformation matrix from the a; b; c frame to the q; d frame is given by [8]

For example, voltages in the q; d reference are given by

In the a; b; c reference, only two variables are independent (ia C ib C ic D 0); therefore, the above transformation from three variables to two variables is allowable. Applying the above

transformation to the voltage equations (1), the transferred voltage equation in the q; d frame can be obtained as

v q = Ri

q

+ L

1

*di

q

/dt + NL

1

i

d

ω + Nλ

1

ω,

v d =Ri

d

+ L

1

*di

d

/dt ? NL

1

i

q

ω, (5)

Figure 2. a, b, c and d, q reference frame.

where L1 D L C M, and ! is the speed of the rotor.It can be shown that the motor’s torque has the following form [2]

T = 3/2Nλ

1i q

The equation of motion of the rotor is written as

J*dω/dt = 3/2*Nλ

1i

q

? B

f

ω– Tl ,

where Bf is the coefficient of viscous friction, and Tl represents load torque, which is assumed to be a constant in this paper.

In order to constitute the complete state equation of the motor, we need another state variable that represents the position of the rotor. For this purpose the so called load angle _ [8] is usually used, which satisfies the following equation

Dδ/dt = ω?ω

,

where !0 is steady-state speed of the motor. Equations (5), (7), and (8) constitute the statespace model of the motor, for which the input variables are the voltages vq and vd. As mentioned before, stepper motors are fed by an inverter, whose output voltages are not sinusoidal but instead are square waves. However, because the non-sinusoidal voltages do not change the oscillation feature and instability very much if compared to the sinusoidal case (as will be shown in Section 3, the oscillation is due to the

nonlinearity of the motor), for the purposes of this paper we can assume the supply voltages are sinusoidal. Under this assumption, we can get vq and vd as follows

v q = V

m

cos(Nδ) ,

v d = V

m

sin(Nδ) ,

where Vm is the maximum of the sine wave. With the above equation, we have changed the input voltages from a function of time to a function of state, and in this way we can represent the dynamics of the motor by a autonomous system, as shown below. This will simplify the mathematical analysis.

From Equations (5), (7), and (8), the state-space model of the motor can be written in a matrix form as follows

? = F(X,u) = AX + Fn(X) + Bu , (10) where X D T iq id ! _U T , u D T!1 Tl U T is defined as the input, and !1 D N!0 is the supply frequency. The input matrix B is defined by

The matrix A is the linear part of F._/, and is given by

Fn.X/ represents the nonlinear part of F._/, and is given by

The input term u is independent of time, and therefore Equation (10) is autonomous.

There are three parameters in F.X;u/, they are the supply frequency !1, the supply voltage magnitude Vm and the load torque Tl . These parameters

govern the behaviour of the stepper motor. In practice, stepper motors are usually driven in such a way that the supply frequency !1 is changed by the command pulse to control the motor’s speed, while the supply voltage is kept constant. Therefore, we shall investigate the effect of parameter !1.

3. Bifurcation and Mid-Frequency Oscillation

By setting ! D !0, the equilibria of Equation (10) are given as

and ' is its phase angle defined by

φ = arctan(ω1L1/R) . (16) Equations (12) and (13) indicate that multiple equilibria exist, which means that these equilibria can never be globally stable. One can see that there are two groups of equilibria as shown in Equations (12) and (13). The first group represented by Equation (12) corresponds to the real operating conditions of the motor. The second group represented by Equation (13) is always unstable and does not relate to the real operating conditions. In the following, we will concentrate on the equilibria represented by Equation (12).

步进电机控制系统

目录 一、设计任务: (2) 二、步进电机概述: (2) 三、题目分析与整体构思: (4) 四、硬件电路设计: (7) 五、硬件验证: (10) 六、程序设计: (10) 七、系统仿真: (15) 八、感应子式步进电机工作原理: (17) 九、心得体会: (24) 参考文献: (25)

一、系统设计要求 步进电机作为一种电脉冲—角位移的转换元件,由于具有价格低廉、易于控、制、无积累误差和计算机接口方面等优点,在机械、仪表、工业控制等领域中获得了广泛的应用。本设计的具体要求是: 1. 设计制作一个步进电机控制电路,可以细分驱动和常规驱动。 2. 常规驱动状态转速四档可调并可实现正反转。 二、步进电机概述 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”),它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机,利用其没有积累误差(精度为100%)的特点,广泛应用于各种开环控制。 现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机(VR)、永磁式步进电机(PM)、混合式步进电机(HB)和单相式步进电机等。 永磁式步进电机一般为两相,转矩和体积较小,步进角一般为7.5度或15度。 反应式步进电机一般为三相,可实现大转矩输出,步进角一般为 1.5度,但噪声和振动都很大。反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成,定子上有多相励磁绕组,利用磁导的变化产生转矩。 混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相:两相步进角一般为 1.8度而五相步进角一般为 0.72度。这种步进电机的应用最为广泛,也是本次细分驱动方案所选用的步进电机。 (一)步进电机的一些基本参数: 1.电机固有步距角: 电机固有步距角表示控制系统每发一个步进脉冲信号,电机所转动的角度。电机出厂时给出了一个步距角的值,如86BYG250A型电机给出的值为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“电机固有步距角”,它不一定是电机实际工作时的真正步距角,真正的步距角和驱动器有关。 2.步进电机的相数: 步进电机的相数是指电机内部的线圈组数,目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。电机相数不同,它们的步距角也不同,一般二相电机的步距角为0.9°/1.8°、三相的为0.75°/1.5°、五相的为0.36°

四相步进电机控制系统设计资料讲解

四相步进电机控制系 统设计

课题:四相五线单4拍步进制电动机的正反转控制专业:机械电子工程 班级:2班 学号: 20110259 姓名:周后银 指导教师:李立成 设计日期: 2014.6.9~2014.6.20 成绩:

1概述 本实验旨在通过控制STC89C52芯片,实现对四相步进电机的转动控制。具体功能主要是控制电机正转10s、反转10s,连续运行1分钟,并用1602液晶显示屏显示出来。 具体工作过程是:给系统上电后,按下启动开关,步进电机按照预先 实验具体用到的仪器:STC89C52芯片、开关单元、四项步进电机、等硬件设 备。 实验具体电路单元有:单片机最小系统、步进电机连接电路、开关连接电路、1602液晶显示屏显示电路。 2四相步进电机 2.1步进电机 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角。 2.2步进电机的控制 1.换相顺序控制:通电换相这一过程称为脉冲分配。 2.控制步进电机的转向控制:如果给定工作方式正序换相通电,步进 电机正转,如果按反序通电换相,则电机就反转。

3.控制步进电机的速度控制:如果给步进电机发一个控制脉冲,它就 转一步,再发一个脉冲,它会再转一步。两个脉冲的间隔越短,步进电机就转得越快。 2.3步进电机的驱动模块 ABCD四相工作指示灯指示四相五线步进电机的工作状态 2.4步进电机的工作过程 开关SB接通电源,SA、SC、SD断开,B相磁极和转子0、3号齿对齐,同时,转子的1、4号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿,2、5号齿就和D、A相绕组磁极产生错齿。当开关SC接通电源,SB、SA、SD断开时,由于C相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用,使转子转动, 1、4号齿和C相绕组的磁极对齐。而0、3号齿和A、B相绕组产生错齿,

信浓标准步进电机型号及选型建议

信浓步进电机的主要生产基地在东莞信浓马达有限公司,信浓日本工厂生产占比不到10%,信浓日本工厂生产的步进电机是为对应日本市场那些订单批量小、交货期要求急、可以接受比较高的单价的客户需求,其他情况都是在东莞信浓工厂生产,当然步进电机以外的产品还有其他工厂生产。信浓的产品彩页里一般只有标准步进电机型号,但标准步进电机并不是信浓的主力产品,绝大多数是定制产品,很多标准步进电机型号是没有生产过的,信浓的产品彩页上只有标准电机型号,是因为定制型号不方便公开产品信息,但标准型号可以告诉客户信浓可以生产什么尺寸、什么特性的产品。具体信浓的标准步进电机的型号哪些是比较通用的?不太通用的标准步进电机型号应该怎么样替代到定制型号呢?维科特机 电根据长期代理销售信浓步进电机的经验,给您整理了以下信浓步进电机选型建议,希望对于您的步进电机选型有帮助。 信浓28步进电机 信浓28步进电机标准型号有STP-28D100X,STP-28D200X,STP-28D300X,型号其中的字母X是需要进一步明确下来是1、2还是3、4,也就是说如果选定了型号,不应该带“X”,而是下面的标准步进电机型号之一: STP-28D1001,STP-28D1002,STP-28D1003,STP-28D1004,STP-28D2001,STP-28D2002,STP-28D2003,STP-28D2004,STP-28D3001,STP-28D3002, STP-28D3003,STP-28D3004。信浓标准28步进电机没有SST起头的型号,这些 标准电机在日本设计,一般是外销型号,建议选在东莞信浓设计生产的型号来替代:STP-28D1012,STP-28D1012-01,STP-28D2006,STP-28D2006-01,STP-28D3006,STP-28D3006-01,STP-28D3006-03。 信浓35步进电机 信浓35步进电机有2套模具,其中1套安装孔间距是26mm,轴径3mm, 这个系列扭矩小,电机轴承小,带负载能力差,基本上是外销型号,不推荐选用,选了一般也没有货,具体型号有: SST35D1045,SST35D1065,SST35D1085,SST35D1105,SST35D1125。 另外一套模具没有SST起头的标准型号,只有STH-35D起头的定制型号,机身长27.5mm,轴径5mm,安装法兰孔间距29mm,和国内常用的26mm不一样。

步进电机驱动芯片类型

随着工业和家电领域、玩具马达及机器人市场的需求持续稳定成长,步进电机驱动控制芯片得到越来越广泛的应用。步进电机驱动芯片是集成有CMOS 控制电路和DMOS 功率器件的芯片,利用它可以与主处理器、电机和增量型编码器构成一个完整的运动控制系统。可以用来驱动直流电机、步进电机和继电器等感性负载。 步进电机驱动分电压型和电流型两种,那它们之间有什么区别呢?如何判断驱动芯片是电压型的还是电流型的? 1、电压型 直流电路采用电容器滤波。在波峰(电压较高)时,由电容器储存电场能,在波谷(电压较低)时,电容器将释放电场能来进行补充,从而使直流电压保持平稳。直流电路是一个电压源,故称为电压型。 2、电流型 直流电路采用电抗器滤波。在波峰(电流较大)时,由电抗器储存磁场能,在波谷(电流较小)时,电抗器将释放磁场能来进行补充,从而使直流电流保持平稳。直流电路是一个电流源,故称为电流型。 步电机系统解决方案

由于负载一般都是感性的,它和电源之间必有无功功率传送,因此在中间的直流环节中,需要有缓冲无功功率的元件。 如果采用大电容器来缓冲无功功率,则构成电压源型变频器;如采用大电抗器来缓冲无功功率,则构成电流源型变频器。 深圳市维科特机电有限公司成立于2005年,是步进电机产品的销售、系统集成和应用方案提供商。我们和全球产品性价比高的生产厂家合作,结合本公司专家团队多年的客户服务经验,给客户提供有市场竞争力的步进电机系统解决方案。我们的主要产品有信浓(SHINANO KENSHI)混合式步进电机、日本脉冲(NPM)永磁式步进电机、减速步进电机、带刹车步进电机、直线步进电机、空心轴步进电机、防水步进电机以及步进驱动器、减振垫、制振环、电机引线、拖链线、齿轮、同步轮、手轮等专业配套产品。我们还供应德国TRINAMIC驱动芯片和日本NPM运动控制芯片。根据客户配套需要,我们还可以提供其他种类及其他品牌微电机产品的配套服务。也提供NPM的线性磁轴电机(直线电机)及技术支持和服务。 步电机系统解决方案

步进电机控制系统设计

文理学院芙蓉学院课程设计报告 课程名称:专业综合课程设计 专业班级:自动化1001班学号:40 学生:志航 指导教师:建英 完成时间: 2013年 6月13 日 报告成绩: 芙蓉学院教学工作部制

摘要 本文先介绍了混合式步进电机的结构和工作原理,分析了细分驱动对于改善步进电机运行性能的作用,论述了正弦波细分驱动可以实现等步距角、等力矩均匀细分驱动的原理,提出了一种基于H桥和其他分立元件分配脉冲的驱动技术,该方案可实现步进电机的单拍、半拍、双拍三种工作方式。本文采用控制电路主要由AT89C51单片机、晶振电路、地址锁存器、译码器、液晶显示电路组成,单片机是控制系统的核心。文中对整个系统的架构及硬件电路和驱动软件的实现都做了详细的介绍。 关键词:单片机;正弦脉宽调制;混合式步进电机;细分驱动

Abstract In this paper, the working principle and configuration of three-phase hybrid Stepper are introduced, then based on technologies such as stepper motor controller, PWM inverter and microcontroller. In the thesis, we develop a single chip computer -based digital controlling system for a three-phase hybrid stepper motor that is mainly constructed from a AT89C51 single chip computer and ST7920IC which is used as the core of control parts. The system's whole architecture, the design of hardware and software are introduced in detail. KEY WORDS: Microcontroller,SPWM,Hybrid stepper motor,Micro-stepping driver

基于单片机的步进电机控制系统的设计_毕业设计

本科毕业设计 基于单片机的步进电机控制系统的设计

摘要 随着自动控制系统的发展和对高精度控制的要求,步进电机在自动化控制中扮演着越来越重要的角色,区别于普通的直流电机和交流电机,步进电机可以对旋转角度和转动速度进行高精度控制。步进电机作为控制执行元件,是机电一体化的关键组成之一,广泛应用在各种自动化控制系统和精密机械等领域。 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角。 本系统介绍了一种基于单片机的步进电机控制系统的设计,包括了硬件设计和软件设计两部分。其中,硬件设计包括单片机最小系统、键盘控制模块、LCD显示模块、步进电机驱动模块、位置检测模块共5个功能模块的设计。系统软件设计采用C语言编写,包括主程序、数字键处理程序、功能键处理程序、电机驱动处理程序、显示模块、位置采集模块。 本设计采用STC89C52单片机作为主控制器,4*4矩阵键盘作为输入,LCD1602液晶作为显示,ULN2003A芯片驱动步进电机。系统具有良好的操作界面,键盘输入步进电机的运行距离;步进电机能以不同的速度运行,可以在不超过最大转速内准确运行到任意设定的位置,可调性较强;显示设定的运行距离和实际运行距离;方便操作者使用。关键词:单片机步进电机液晶显示键盘驱动

Design of the Stepping Motor Control System Based on SCM Qiu Haizhao (College of Engineering, South China Agricultural University, Guangzhou 510642,China) Abstract:With the development of automatic control system and the requirements of high-precision control, stepping motor control in automation is playing an increasingly important role, different from the common DC and AC motor, stepper motor rotation angle and rotational speed can be high-precision controlled. Stepper motor as a control actuator is a key component of mechanical and electrical integration, widely used in a variety of automated control systems and precision machinery and other fields. Stepper motor is the open-loop control components changing electric pulse signals into angular displacement or linear displacement .In the case of non-overloaded, the motor speed, stop position depends only on the pulse frequency and pulse number, regardless of load changes, that is, to add a pulse motor, the motor is turned a step angle. This system introduces a design of stepper motor control system based on single chip microcomputer, including hardware design and software design in two parts. Among them, the hardware design, including single chip minimal system, keyboard control module, LCD display module, the stepper motor drive module, position detection module five functional modules. System software design using C language, including the main program, process number keys, the key of function processes, motor driver handler, the display module, position acquisition module. This design uses STC89C52 microcontroller as the main controller, 4 * 4 matrix keyboard as an input, LCD1602 LCD as a display, ULN2003A chip as stepper motor driver. System has a good user interface, keyboard input stepper motor running distance; Stepper motor can run at different speed, and run to any given position accurately in any speed without exceeding the maximum speed, with a strong adjustable ; Display the running distance and the actual running distance, which is more convenient for the operator to use. Key words: SCM stepper LCD keyboard driver

步进电机的控制电路和程序

步进电机的控制电路和程序 先看一下我们将要使用的51单片机综合学习系统能完成哪些实验与产品开发工作:分别有流水灯,数码管显示,液晶显示,按键开关,蜂鸣器奏乐,继电器控制,IIC总线,SPI总线,PS/2实验,AD模数转换,光耦实验,串口通信,红外线遥控,无线遥控,温度传感,步进电机控制等等。 上图是我们将要使用的51单片机综合学习系统硬件平台,本期实验我们用到了综合系统主机、步进电机,综合系统其它功能模块原理与使用详见前几期《电子制作》杂志及后期连载教程介绍。 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”),它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机,利用其没有积累误差(精度为100%)的特点,广泛应用于各种开环控制。 步进电机分类与结构 现在比较常用的步进电机分为三种:反应式步进电机(VR)、永磁式步进电机(PM)、混合式步进电机(HB)。本章节以反应式步进电机为例,介绍其基本原理与应用方法。反应式步进电机可实现大转矩输出,步进角一般为1.5度。反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成,定子上有多相励磁绕组,利用磁导的变化产生转矩。常用小型步进电机的实物如图1 所示。 图1步进电机实物图 图 2 步进电机内部图 步进电机现场应用驱动电路 综合系统使用的是小型步进电机,对电压和电流 要求不是很高,为了说明应用原理,故采用最简单 的驱动电路,目的在于验证步进电机的使用,在正 式工业控制中还需在此基础上改进。一般的驱动电 路可以用图3的形式。 图3 一般驱动电路 在实际应用中一般驱动路数不止一路,用上图的分立电路体积大,很多 场合用现成的集成电路作为多路驱动。常用的小型步进电机驱动电路可以用 ULN2003或ULN2803。本书配套实验板上用的是ULN2003。ULN2003是高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品,具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点,适应于各类要求高速大功率驱动的系统。ULN2003A由7组达林顿晶体管阵列和相应的电阻网络以及钳位二极管网络构成,具有同时驱动7组负载的能力,为单片双极型大功率高速集成电路。ULN2003内部结构及等效电路图如图4:

步进电机驱动电路设计

https://www.360docs.net/doc/7014108459.html,/gykz/2010/0310/article_2772.html 引言 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。驱动器接收到一个脉冲信号后,驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度。首先,通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;其次,通过控制脉冲顿率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到涮速的目的。目前,步进电机具有惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点,在机电一体化产品中应用广泛,常用作定位控制和定速控制。步进电机驱动电路常用的芯片有l297和l298组合应用、3977、8435等,这些芯片一般单相驱动电流在2 a左右,无法驱动更大功率电机,限制了其应用范围。本文基于东芝公司2008年推出的步进电机驱动芯片tb6560提出了一种步进电机驱动电路的设计方案 1步进电机驱动电路设计 1.1 tb6560简介 tb6560是东芝公司推出的低功耗、高集成两相混合式步进电机驱动芯片。其主要特点有:内部集成双全桥mosfet驱动;最高耐压40 v,单相输出最大电流3.5 a(峰值);具有整步、1/2、1/8、1/16细分方式;内置温度保护芯片,温度大于150℃时自动断开所有输出;具有过流保护;采用hzip25封装。tb6560步进电机驱动电路主要包括3部分电路:控制信号隔离电路、主电路和自动半流电路。 1.2步进电机控制信号隔离电路 步进电机控制信号隔离电路如图1所示,步进电机控制信号有3个(clk、cw、enable),分别控制电机的转角和速度、电机正反方向以及使能,均须用光耦隔离后与芯片连接。光耦的作用有两个:首先,防止电机干扰和损坏接口板电路;其次,对控制信号进行整形。对clk、cw信号,要选择中速或高速光耦,保证信号耦合后不会发生滞后和畸变而影响电机驱动,且驱动板能满足更高脉冲频率驱动要求。本设计中选择2片6n137高速光耦隔离clk、cw,其信号传输速率可达到10 mhz,1片tlp521普通光耦隔离enable信号。应用时注意:光耦的同向和反向输出接法;光耦的前向和后向电源应该是单独隔离电源,否则不能起到隔离干扰的作用。

步进电机控制系统设计.

毕业设计论文 论文题目:基于单片机的步进电机控制电路板设计 摘要 随着微电子和计算机技术的发展,步进电机的需求量与日俱增,它广泛用于打印机、电动玩具等消费类产品以及数控机床、工业机器人、医疗器械等机电产品中,其在各个国民经济领域都有应用。研究步进电机的控制系统,对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。 步进电机是一种能将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件,步进电机控制系统主要由步进控制器,功率放大器及步进电机等组成。采用单片机控制,用软件代替上述步进控制器,使得线路简单,成本低,可靠性大大增加。软件编程可灵活产生不同类型步进电机励磁序列来控制各种步进电机的运行方式。 本设计是采用AT89C51单片机对步进电机的控制,通过IO口输出的时序方波作为步进电机的控制信号,信号经过芯片ULN2003驱动步进电机;同时,用 4个按键来对电机的状态进行控制,并用数码管动态显示电机的转速。 系统由硬件设计和软件设计两部分组成。其中,硬件设计包括AT89C51单片机的最小系统、电源模块、键盘控制模块、步进电机驱动(集成达林顿ULN2003)模块、数码显示(SM420361K数码管)模块、测速模块(含霍尔片UGN3020)6个功能模块的设计,以及各模块在电路板上的有机结合而实现。软件设计包括键盘控制、步进电机脉冲、数码管动态显示以及转速信号采集模块的控制程序,最终实现对步进电机转动方向及转动速度的控制,并将步进电机的转动速度动态显示在LED数码管上,对速度进行实时监控显示。软件采用在Keil软件环境下编辑

************* 第1章绪论 1.1 课题背景 当今社会,电动机在工农业生产、人们日常生活中起着十分重要的作用。步进电机是最常见的一种控制电机,在各领域中得到广泛应用。步进电机作为执行元件,是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统中。 随着微电子和计算机技术的发展,步进电机的需求量与日俱增,在各个国民经济领域都有应用。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”),它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机,其优点是结构简单、运行可靠、控制方便。尤其是步距值不受电压、温度的变化的影响、误差不会长期积累的特点,给实际的应用带来了很大的方便。它广泛用于消费类产品(打印机、照相机、雕刻机)、工业控制(数控机床、工业机器人)、医疗器械等机电产品中。研究步进电机的控制和测量方法,对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。控制核心采用C51芯片,它以其独特的低成本,小体积广受欢迎,当然其易编程也是不可多得的优点为此,本文设计了一个单片机控制步进电机的控制系统,可以实现对步进电机转动速度和转动方向的高效控制。 1.2 设计目的及系统功能 本设计的目的是以单片机为核心设计出一个单片机控制步进电机的控制系统。本系统采用AT89C51作为控制单元,通过键盘实现对步进电机转动方向及转动速度的控制,并且将步进电机的转动速度动态显示在LED数码管上。 1

信浓步进电机型号大全

型号步进马达驱动器组合 Y07-28D1-5008 Y07-35D1-4001 Y07-43D1-1065 Y07-43D1-4271 Y07-43D1-5281 Y07-43D1-5040 Y07-43D1-5060 Y07-59D1-1300 Y07-59D1-2011 Y07-59D1-3260 Y07-59D1-3074 Y07-59D1-17151 Y07-59D1-17155 Y09-59D3-5001 Y09-59D3-7430 Y09-59D3-7536 Y09-59D3-7655 Y09-59D3-7230 Y09-59D3-7360 Y09-59D3-8536 Y09-59D3-7430-C Y07-43D1-4275 Y07-43D4-5045 Y07-42D1-2120 Y07-43D1-2026 Y07-43D4-5070 Y07-43D4-5050 Y07-59D1-3075 Y07-58D1-17151 Y07-58D1-17152 Y07-59D1-17156 Y07-59D1-17150 Y07-59D1-17157 Y07-59D1-3012 Y07-59D1-3044 Y07-59D1-3046 Y07-59D1-3039 Y07-59D1-2072 Y11-43D2-0040 Y11-43D2-0041 Y2SSR2 Y2SSR4 Y2SSR4-S1 Y2SSR4-S2 Y2SSR8 Y2SSR8-S1 Y2SSR8-S2 Y3SSR8 SR2 SR4 SR4-S1 SR4-S2 SR8 SR8-S1 SR8-S2 3SR8 SRAC8 Y2SSRAC8 MS2035MXD Y2S1560-S Y2S3060-S Y2S3060-M Y2S3060-N Y2S3060-O Y2S3060-0 Y2S4080-P 型号减速机步进马达 S42D110A-MACR6S2 S42D110A-MAGR2S2 S42D110A-MA09S2 S42D110A-MAA0S2 S42D110A-MAA8S2 S42D110A-MAC6S2 S42D110A-MAE0S2 S42D110A-MAA00S2 S60D120A-MACR6S2 S60D120A-MAGR2S2 S60D120A-MA09S2 S60D120A-MAA0S2 S60D120A-MAA8S2 S60D120A-MAC6S2 S60D120A-MAE0S2 S60D120A-MAA00S S90D130A-MACR6S2 S90D130A-MAGR2S2 S90D130A-MA09S2 S90D130A-MAA0S2 S90D130A-MAA8S2 S90D130A-MAC6S2 Y09-59D3-7430+KFPL80-5K Y09-59D3-7430+KFPL80-15K 型号刹车型步进马达 Y07-43D1-4275M Y07-58D1-4008 Y09-59D3-7538 型号步进智能驱动器 MSST5-Q-AN MSST5-Q-AE MSST5-Q-RN MSST5-Q-RE MSST10-Q-AN MSST10-Q-AE MSST10-Q-RN MSST10-Q-RE MSST5-PLUS MSST10-PLUS MSST5-S MSST10-S MS3ST10 Y2SST5-S Y2SST10-S Y2SST5-S-24V Y2SST10-S-24V MSST5-C-CN MSST10-C-CN MSST10-C-CE MSST5-C-CE 型号STM集成式步进马达 STM17R STM17R-1D STM17R-1E STM17R-2 STM17R-2D STM17R-2E STM17R-3 STM17R-3D STM17R-3E STM23R-2 STM23R-2D STM23R-2E STM23R-3 STM23R-3D STM23R-3E STM17S-1AN STM17S-1RN STM17S-1AE STM17S-1RE STM17S-2AN STM17S-2RN STM17S-2AE STM17S-2RE STM17S-3AN STM17S-3RN STM17S-3AE STM17S-3RE STM17Q-1AN STM17Q-1RN STM17Q-1AE STM17Q-1RE STM17Q-2AN STM17Q-2RN STM17Q-2AE STM17Q-2RE STM17Q-3AN STM17Q-3RN STM17Q-3AE STM17Q-3RE STM17C-1CN STM17C-1CE STM17C-2CN STM17C-2CE STM17C-3CN STM17C-3CE STM23S-2AN STM23S-2RN STM23S-2AE STM23S-2RE STM23S-3AN

步进电机驱动芯片THB6064

THB6064H大功率、高细分两相混合式 步进电机芯片式驱动器

一. 特性: ● 双全桥MOSFET驱动,低导通电阻导通Ron = 0.4 Ω (上桥+下桥) ,大电流4.5V(峰值) ● 高耐压50V DC ● 多细分可选(1/2,1/8,1/10, 1/16, 1/20, 1/32, 1/40, 1/64) ● 自动半流锁定 ● 衰减方式连续可调 ● 内置温度保护及过流保护 重量:9.86 g (typ.) 二. 框图

三. 管脚说明:

管脚 编号 输入/ 输出 符号 功 能 描 述 1 输出 ALERT 温度波爱护及过流保护输出端(常态为1,过流保护时为0) 2 —— SGND 信号地外部与电源地相连 3 —— OSC1B B相斩波频率控制端 4 输入 PFD 衰减方式控制端 5 输入 V ref 电流设定端(0——3V) 6 输入 VMB 电机驱动电源 B相电源 与A相电源相连 7 输入 M1 细分数选择端(详见附表) 8 输入 M2 细分数选择端(详见附表) 9 输入 M3 细分数选择端(详见附表) 10 输出 OUT2B B相功率桥输出端2 11 —— NFB B相电流检测端 应连接大功率检测电阻,典型值0.15Ω 12 输出 OUT1B B相功率桥输出端1 13 —— PGNDB B相驱动电源地与A相电源地及信号地相连 14 输出 OUT2A A相功率桥输出端2 15 —— NFA A相电流检测端 应连接大功率检测电阻,典型值0.15Ω 16 输出 OUT1A A相功率桥输出端1 17 —— PGNDA A相驱动电源地与B相电源地及信号地相连 18 输入 ENABLE 使能端ENABLE=0所有输出为0,ENABLE=1正常工作 19 输入 RESET 上电复位端 20 输入 VMA 电机驱动电源A相电源 与B相电源相连 21 输入 CLK 脉冲输入端 22 输入 CW/CCW 电机正反转控制端 23 —— OSC1A A相斩波频率控制端 24 输入 V DD 5V电源 芯片工作电源要求稳定 25 输出 Down 半流锁定控制端 四. 电气参数: 最高额定值Absolute Maximum Ratings(Ta =25℃)

步进电机及其驱动电路

第三节步进电动机及其驱动 一、步进电机的特点与种类 1.步进电机的特点 步进电机又称脉冲电机。它是将电脉冲信号转换成机械角位移的执行元件。每当输入一个电脉冲时,转子就转过一个相应的步距角。转子角位移的大小及转速分别与输入的电脉冲数及频率成正比,并在时间上与输入脉冲同步。只要控制输入电脉冲的数量、频率以及电机绕组通电相序即可获得所需的转角、转速及转向。 步进电动机具有以下特点: ?工作状态不易受各种干扰因素(如电压波动、电流大小与波形变化、温度等)的影响; ?步进电动机的步距角有误差,转子转过一定步数以后也会出现累积误差,但转子转过一转以后,其累积误差变为“零” ; ?由于可以直接用数字信号控制,与微机接口比较容易; ?控制性能好,在起动、停止、反转时不易“丢步”; ?不需要传感器进行反馈,可以进行开环控制; ?缺点是能量效率较低。 就常用的旋转式步进电动机的转子结构来说,可将其分为以下三种: (1)可变磁阻(VR-Variable Reluctance),也叫反应式步进电动机 (2)永磁(PM-Permanent Magnet)型 (3)混合(HB-Hybrid)型 (1)可变磁阻(VR-Variable Reluctance) 结构原理:该类电动机由定子绕组产生的反应电磁力吸引用软磁钢制成的齿形转子作步进驱动,故又称作反应式步进电动机。其结构原理如图3.5定子1 上嵌有线圈,转子2朝定子与转子之间磁阻最小方向转动,并由此而得名可变磁阻型。

图3.6 可变式阻步进电机 可变磁阻步进电机的特点: 反应式电动机的定子与转子均不含永久磁铁,故无励磁时没有保持力; 需要将气隙作得尽可能小,例如几个微米; 结构简单,运行频率高,可产生中等转矩,步距角小(0.09~9°) 制造材料费用低; 有些数控机床及工业机器人上使用。 (3)混合(HB-Hybrid)型 结构原理 这类电机是PM式和VR式的复合形式。其定子与VR类似,表面制有小齿,转子由永磁铁和铁心构成,同样切有小齿,为了减小步距角可以在结构上增加转子和定子的齿数。其结构如图3.7所示。 混合式步进电机特点: HB兼有PM和VR式步进电机的特点: 步距角可以做得较小(0.9~3.6°); 无励磁时具有保持力; 可以产生较大转矩,应用较广。

步进电机控制系统课程设计

河北xxxxxx学院 课程设计说明 书 题目:步进电机控制系统 学院(系): 年级专业: 学号: 学生姓名: 同组学生: 指导教师:

步进电机控制系统 设计者:xxxxx 指导老师:xxxx 1摘要: 由于步进电机自身的特点、不需要位置、速度等信号反馈,只需要脉冲发生器产生足够的脉冲数和合适的脉冲频率,就可以控制步进电机移动的距离和速度。步进电机的运转方向的控制为输入电机各绕组的通电顺序。例如,一个三相步进电机的通电顺序为:a—ab—b—bc—c—ca—a--.....,此时点击正转,若通电顺序改为:a—ac—c—cb—b—ba—a--.....时点击反转。既可以通过改变环形分配器的脉冲输出顺序,也可以通过编程改变输出脉冲的顺序,来改变输入到各绕组的通电顺序,达到控制电击方向的目的。 关键词:步进电机 PLC 步进电机驱动器 引言步进电机是一种常用的电气执行原件,一种多相或单相同步点击,在数控机床、包装机械等自动控制及检测仪表等方面得到广泛运用。随着plc的不短发展。其功能越来越强大,除了有简单的逻辑功能和顺序控制外,运算功能的加入、pid和各类高速指令、使得plc对复杂和特殊系统的控制应用更加广泛。Plc与数控技术的结合产生了各种不同类型的数控设备。 2 任务与要求 (1) 了解步进电机的原理 (2) 熟练使用PLC控制步进电机,了解步进电机驱动器原理 3 装置原理介绍 3.1控制系统功能框图 在步进电机控制系统中,首先控制步进电机使之稳步启动,然后高速运动,接近制定位置时,减速之后低速运动一段时间,在准确地停在预定的位置上,最后步进电机停留2s后,按照前进时的加速—高速—减速—低速的步骤返回到起始点,其运动状态转换过程平稳,其功能框图如图3.1所以,其简单工作过程如图3.2所示。 由于步进电机本身的结构特性决定了它要实现高速运转必须有加速过程,如果在启动时突然加载高频脉冲,电机会产生啸叫、失步甚至不能启动,在停止阶段也是这样,当高频脉冲突然降到零时,电机会产生啸叫和振动,所以在启动和停止时,都必须有一个加速和减速过程。 3.2步进电机控制系统硬件设计 由于步进电机的硬件结构特性,所以对输入的脉冲的频率有所限制,对于低频的脉冲输出时,plc可以利用定时器来完成。若要求步进电机的速度较快时,就需要用plc的高速脉冲输出指令,这时就需要在程序中设置相应的步骤来完成对步进电机的控制。 3.21 组建器材 (1)主机plc 根据系统的控制要求,采用三菱FX系统系列的plc作为控制器。(2)限位开关此系统中共用了两个限位开关:左限位开关和右限位开关。这两个限位开关的作用是控制物体的位置,防止物体超出合理的工作范围。 (3)步进电机步进电机是该系统的执行机构

步进电机控制系统的研究

步进电机控制系统的研究 杨杰1李学佳2崔二华3韩永清4 英利能源(中国)有限公司河北省保定市071051 摘要:步进电动机由于用共组成的开环系统既简单、廉价,又非常可行,因此在打印机等办公自动化设备以及各种控制装置等众多领域有着极其广泛的应用。 关键词:步进电机电机控制系统 中图分类号:TM3文献标识码:A文章编号: 前言 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在,加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。 一、步进电机概述 步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的电磁机械装置,是一种输出与输入数字脉冲对应的增量驱动元件,具有快速启动和停止的能力。当负荷不超过步进电机所提供的动态转矩值时,它就可能在一瞬间实现启动和停止。它的步矩角和转速不受电压波动和负载变化的影响,也不受环境条件(如温度、气压、冲击和振动等)的影响,仅与脉冲频率有关。它每转l周都有固定的步数,在不丢步的情况下运行,其步距误差不会长期积累。 正是因为步进电机具备上述优点,它已经被广泛地用于自动控制系统中作为执行元件。但大多数设计人员常常习惯于用逻辑电路实现复杂的步进电机的控制,虽然已经取得很大成效,但实现起来成本高、费时多,而且一旦组成了电路,就很难再改动,因此不得不完全重新设计控制器。 微处理器与微计算机的先进技术和低廉的价格,给步进电机的控制开创了一个新的局面。人们完全可以借助于软件来对步进电机实施控制,从而实现复杂而

信浓步进电机STP-59D3039选型及使用说明

STP-59D3039最初是我公司要求信浓工厂为点胶机设备行业定制的一款步进电机,十几年前的时候信浓产品彩页上主要还是6线单极驱动步进电机,所以这款电机就是按照6线标准型号SST59D3300参数定制的,主要变更之处是将电机轴径增大到8mm来提高强度,轴长加长到26mm并轴铣扁以方便安装同步轮。在点胶机行业获得广泛应用,虽然后期大部分厂家换成另外4线双极驱动的步进电机STP-59D3074-04等型号,但目前有些厂家还是在继续选用这款步进电机。 STP-59D3039的主要电气特性参数如下: STP-59D3039主要外形尺寸: STP-59D3039接线图和引线尺寸:

单极驱动的时候按照上图接线,双极驱动的时候,半绕接线可以不接A-B-,接A,Acom和B,Bcom,串联接线的时候不接Acom,Bcom,接AA-和BB-。 但现在很少用户会选用STP-59D3039本来设计目的的单极驱动方式,绝大多数用双极驱动,STP-59D3039用于点胶机的话,通常适合用半绕组接线,这样额定电流还是3A,但总有一半的绕组是浪费的,不如换成STP-59D3039并联特性参数的的STP-59D3074-04,同样电流情况下扭矩和STP-59D3039的一样,但发热量只有STP-59D3039的一半,所以STP-59D3074-04在发热量和STP-59D3039一样的情况下,可以将电流增大到4.2A来获得更大的力矩,而STP-59D3039在4.2A电流下长时间工作可能因过热烧掉了。但如果有负载在低于300rpm转速下工作,可以用STP-59D3039串联接线,额度电流变成2.1A,这时候电机距频图可以参考SST59D3155。综上所述,如果不是用串联接线用于低速运行场合,我们不太推荐选用STP-59D3039。 STP-59D3039单极驱动下的距频图和半绕接线可以参考SST59D3300距频图,串联接线参考SST59D3155距频图。X轴是驱动器不细分情况下的脉冲频率值,这个脉冲频率*0.3=转速,rpm。

步进电机控制系统设计

课程设计任务书 设计题目:微机步进电机控制系统设计 设计目的: 1.巩固和加深课堂所学知识; 2.学习掌握一般的软硬件的设计方法和查阅、运用资料的能力; 3.通过步进电机控制系统设计与制作,深入了解与掌握步进电机的运行方式、方向、速 度、启/停的控制。 设计任务及要求:(在规定的时间内完成下列任务) 任务:控制四相步进电机按双八拍的运行方式运行。按下开关SW1时启动步进电机,按ESC键停止工作。采用循环查表法,用软件来实现脉冲循环分配器的功能 对步进电机绕组轮流加电。 要求对题目进行功能分析(四项功能:快速顺时针旋转,慢速顺时针旋转, 快速逆时针旋转和慢速逆时针旋转),进行步进电机远程控制系统硬件电路设 计,画出电路原理图、元器件布线图、实验电路图;绘制程序流程图,进行 步进电机控制程序设计(采用8086汇编语言);系统调试、运行,提交一个 满足上述要求的步进电机控制系统设计。 时间安排:(部分时间,某些工作可以自己安排重叠进行) 具体要求:设计报告撰写格式要求(按提供的设计报告统一格式撰写), 具体内容如下: ①设计任务与要求②总体方案与说明 ③硬件原理图与说明④实验电路图与说明 ⑤软件主要模块流程图 ⑥源程序清单与注释 ⑦问题分析与解决方案(包括调式记录、调式报告,即在调式过程中遇到的主要问 题、解决方法及改进设想); ⑧小结与体会 附录:①源程序(必须有简单注释)②使用说明③参考资料 指导教师签名:08 年12 月01 日 教研室主任(或责任教师)签名:年月日

目录 第1章需求分析 (1) 1.1课程设计题目 (1) 1.2步进电机介绍 (1) 1.3课程设计任务及要求 (1) 1.4软硬件运行环境及开发工具 (1) 第2章概要设计 (2) 2.1设计原理及实现方法 (2) 2.1.1 步进电机控制原理 (2) 2.1.2微机步进电机控制系统原理图 (2) 2.1.3 运行方式与方向的控制——循环查表法 (3) 2.1.4步进电机的启/停控制——设置开关 (4) 2.2微机步进电机控制系统设计流程图 (4) 第3章详细设计 (5) 3.1 硬件设计与实现 (5) 3.2软件设计 (5) 3.2.1正向慢转子程序 (5) 3.2.2正向快转子程序 (6) 3.2.3反向慢转子程序 (6) 3.2.4反向快转子程序 (6) 3.2.5长延时子程序 (7) 3.2.6短延时子程序 (7) 第4章系统调试与操作说明 (7) 4.1系统调试 (7) 4.2 操作说明 (8) 第5章课程设计总结与体会 (8) 参考文献 (9) 附录微机步进电机控制系统源程序 (9)

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