步进电动机

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步进电动机的控制

步进电动机的控制
步进电动机
1.工作原理 2.接线 3.控制方式 4.其他
一、步进电动机的简介
步进电动机(stepping motor)是将电脉冲激励 信号转换成相应的角位移或线位移的离散值控制 电动机,这种电动机每当输入一个电脉冲就动一 步,所以又称脉冲电动机。 urage the signal for the electric pulses to the displacement or the displacement of discrete values control motors, motor when entering a electric pulses will move a step, also called a pulse the motor.
由上述分析可知,要使磁阻式步进电机具有工作能力,最起码的条件是定子极分度 角不能被齿距角整除,且应满足下列方程: 极分度角/齿距角= R + k· 1/m 进一步化简得齿数z: z = q (mR + k) (2-3) 式中:m──相数; q──每相的极数; k──≤ (m - 1)的正整数; R──正整数,为0、1、2、3……。 按选定的相数和不同的极数,由上式就可推算出转子齿数。 因为三相双三拍步进电机不易失步,控制精度比较高,所以本文对三相双三拍步 进电机进行控制,定子有三对磁极,运行时两相同时通电,循环带动转子转动。 4、转速控制 控制步进电机的运行速度,实际上是控制系统发出时钟脉冲的频率或换相的周 期,即在升速过程中,使脉冲的输出频率逐渐增加;在减速过程中,使脉冲的输出频 率逐渐减少。脉冲信号的频率可以用软件延时和硬件中断两种方法来确定。 采用软件延时,一般是根据所需的时间常数来设计一个子程序,该程序包含一定 的指令,设计者要对这些指令的执行时间进行严密的计算或者精确的测试,以便确 定延时时间是否符合要求。每当延时子程序结束后,可以执行下面的操作,也可用 输出指令输出一个信号作为定时输出。采用软件定时, CPU一直被占用,因此CPU 利用率低。 可编程的硬件定时器直接对系统时钟脉冲或某一固定频率的时钟脉冲进行计 数,计数值则由编程决定。当计数到预定的脉冲数时,产生中断信号,得到所需的延 时时间或定时间隔。由于计数的初始值由编程决定,因而在不改动硬件的情况下, 只通过程序变化即可满足不同的定时和计数要求,因此使用很方便。

第四讲 步进电动机

第四讲 步进电动机
A,B,C,D相的通断。
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步进电机的控制
(2)控制步进电机的转向 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 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。调整单片机发出的脉冲频率, 就可以对步进电机进行调速。
目 录
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步距角和静态步距误差 最大静转矩 矩频特性 起动频率和连续运行频率
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步距角和静态步距误差
步距角也称为步距,是指步进电动机改变一次通电方式转子转过的角度。步 距角与定子绕组的相数、转子的齿数和通电方式有关。
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最大静转矩
步进电动机的静特性,是指步进电动机在稳定状态(即步进电动机处于通电 状态不变,转子保持不动的定位状态)时的特性,包括静转矩、矩角特性及静 态稳定区。静转矩是指步进电动机处于稳定状态下的电磁转矩。
步进电机可分为反应式步进电机(简称VR)、永磁式步进电机(简称PM) 和混合式步进电机(简称HB)。
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步进电机的控制
步进电机的驱动电路根据控制信号工作,控制信号由单片机产生。其基本原 理作用如下: (1)控制换相顺序 通电换相这一过程称为脉冲分配。例如:三相步进电机的三拍工作方
式, 其各相通电顺序为A-B-C-D,通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制
混合式步进电机(简称HB)。
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打印机中步进电机的常见故障排查
打印机步进电机的制造精度较高,其故障主要表现为不进纸。判断该类电机 是否损坏,可采用以下方法: 1. 根据步进电机上所标注的阻值测量其电阻。 2. 测量时可先用万用表将引线分为两组(各引线相通的为一组),再用测电阻 的方法找出每一组的中心抽头端,中心端应对其他两端等电阻且与标注电阻值相 符。 3. 用步进电机上所标注的电源电压(或电路中电机的工作电压)进行试验。 4. 有的步进电机具有两个相同的绕组,但无中心抽头端。

步进电机培训教材

步进电机培训教材

步进电动机简介一、步进电动机概述1.1步进电机特点步进电动机(stepping motor)也称脉冲电动机、脉动电动机、分级电动机;更老一些叫法也叫阶动电动机。

这种电动机以规定的次序对定子线圈励磁,每次只转动一定的角度。

这种电动机主要特点如下:(1)控制电路步进电动机的驱动控制电路是将脉冲分配到各相线圈中去的逻辑分配电路,或者是对线圈提供励磁的驱动开关电路。

这种电路同其他伺服控制电路相比较是很简单。

(2)对数控机器的适应性步进电动机很容易同应用微机的设备组合起来,优点是对旋转角度、速度、正反转;启动停止等动作的控制准确、迅速。

(3)定位控制直流电动机等伺服电动机进行定位控制时,使转子保持在某一角度,一定要不间断通电,以达到制动作用。

而步进电机只要维持励磁就能得到保持转矩。

永磁型、混合型步进电动机即使切断励磁也能得到定位转矩;因此,用步进电动机实现准确的定位控制既简单、成本又低。

(4)步距角误差步进电动机的角度误差通常是基本步距角的5%左右,因此输入脉冲没有积累误差,所以定位精度很高。

(5)低转速、高转矩步进电动机与其他类似电动机比较,是属于低速、高转矩电动机。

其他伺服电动机的工作转速在1000rpm以上,而以每秒1000个脉冲的速度来驱动1.8°的步进电动机时转速只有300rpm,以它是属于低转速、高转矩的电动机。

(6)速度可变控制步进电机的旋转角度同输入脉冲成正比,旋转速度同输入的脉冲(频率)成正比,只要简单的改变脉冲速率,就能达到大幅度控制速度变化的目的。

(7)可靠性高步进电机除了轴承以外没有电刷、换向器等磨损部分,无须特殊的维修保养是可靠性高寿命长的电动机。

(8)稳定性差步进电动机的驱动转矩随着转子旋转的位置而变化,而每次励磁都会引起转矩的波动,所以速率的波动比较大。

另外电动机的转矩和惯量决定着电动机固有的频率和驱动脉冲速率,同步进电动机安装的固有的振动之间引起共振,而产生共振噪音,这是一大缺点。

步进电动机课件ppt

步进电动机课件ppt

驱动电路类型
常见的步进电动机驱动电 路包括H桥、A4988等。
驱动电路元件
驱动电路的主要元件包括 晶体管、二极管、电容等 ,用于实现电流的放大和 转换。
步进电动机的常见
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问题与解决方案
步进电动机的常见问题
电机发热过高
电机运行噪音过大
电机在运行过程中发热过高,可能是由于 电机过载、通风不良、绕组故障等原因。
定制化
随着市场的多样化需求,步 进电动机将逐渐实现定制化 生产,满足不同客户和行业 的特殊需求。
步进电动机的未来展望
更广泛的应用领域
随着步进电动机性能和效率的提高,其 应用领域将进一步扩大,涉及到更多行
业和领域。
更智能的集成系统
未来步进电动机将与传感器、控制器 等智能器件集成,形成更智能的控制
系统。
步进电动机的旋转角度和速度 可以通过控制脉冲的数量和频
率来实现高精度的控制。
响应速度快
步进电动机的转动速度和方向 可以通过控制脉冲的频率和相 序来快速响应。
低速性能好
步进电动机在低速时仍能保持 较好的稳定性和平滑性,不会 出现丢步或过冲的现象。
可靠性高
步进电动机的结构简单,维护 方便,且使用寿命长,可靠性
它广泛应用于各种自动化设备、机器 人、数控机床等领域,是实现精密控 制的重要元件之一。
步进电动机的分类
根据结构分类
根据工作电流方式分类
有齿型步进电动机、无齿型步进电动 机、混合型步进电动机等。
有直流步进电动机和交流步进电动机 。
根据相数分类
有单相、两相、三相和多相步进电动 机。
步进电动机的工作原理
步进电动机的驱动
03
控制
步进电动机驱动器

步进电机介绍

步进电机介绍

普通高等教育“十一五”国家级规划教 第十二页,共52页。
4.步进电机
每秒钟输入f 脉冲(màichōng),则转过 f/ZrN 转,故电机转速为:
n 60 f rpm ZrN
4. 小步(xiǎo bù)距角磁阻式步 进电机 转子上有t 均3匀460分0布9的40个齿.
s3 ZrN 6 043 03 61 03
4.步进电机
2. 三相双三拍运行方式 按AB-BC-CA-AB或相反的顺序通电,每次同
时(tóngshí)给两相绕组通电,且三次换接为一个循 环。步距角与三相单三拍运行方式的步距角相同。
AB相导通
BC相导通
普通高等教育“十一五”国家级规划教 第十页,共52页。
4.步进电机
3. 三相单、双六拍运行方式 按A-AB-B-BC-C-CA或相反(xiāngfǎn)顺序通电,即需 要六拍才完成一个循环,s因此6t 步9距60角为15:
低频共振现象
普通高等教育“十一五”国家级规划教 第二十八页,共52页。
4.步进电机
➢脉冲频率很高时的连续运行 ➢ 当控制脉冲的频率很高时,脉 冲间隔的时间很短,电机转子尚未到 达第一次振荡的幅值,甚至还没有到 达新的稳定平衡位置,下一个脉冲就 到来。此时电机的运行已由步进变成 了连续平滑的转动(zhuàn dòng), 转速也比较稳定。 ➢ 当频率太高时,也会产生失步, 甚至还会产生高频振荡。
➢ 一、反应式步进电动机的结构(jiégòu) ➢ 单段式
➢ 多段式
➢ a)径向磁路 ➢ b)轴向磁路
普通高等教育“十一五”国家级规划教 第四页,共52页。
4.步进电机
径向磁路(cílù) 1—线圈;2—定子;3—转子
轴向磁路(cílù) 1—线圈;2—定子;3—磁轭

步进电机基本参数

步进电机基本参数

步进电机基本参数步进电机是一种将电脉冲信号转换为相应的机械转动的电动机。

它是一种开环控制的电动机,具有高可靠性、精确性、稳定性和高效率等特点,广泛应用于机器人、数控机床、自动化设备等领域。

步进电机的基本参数包括步距角、步距、堵转力矩、保持力矩、步进角度、步进角误差等。

1. 步距角(Step Angle):步进电机一个完整的360度旋转等于一个步距角,通常用度(°)表示。

常见的步距角有1.8度、0.9度、0.72度、0.36度等,其中1.8度最为常用。

2. 步距(Step Size):步进电机一次脉冲信号所驱动的转动角度。

步距角是步距的倒数,即步进建为1/步距角。

3. 堵转力矩(Holding Torque):即步进电机在静止状态下可以承受的最大转矩。

堵转力矩是选择步进电机的一个重要参数,决定了步进电机能否承受负载并保持位置。

4. 保持力矩(Detent Torque):在步进电机没有通电情况下,转轴被阻碍转动的力矩,也称为无动力保持力矩。

5. 步进角度(Step Angle Accuracy):步进电机的每个步进角度是否准确。

通常以百分比形式表示,如±5%。

6. 步进角误差(Step Error):步进电机在空载或负载情况下,转动一定步数后,实际位置与理论应到的位置之间的误差。

步进角误差通常由步进电机制造商提供。

除了上述基本参数外,还有一些其他重要的参数需要考虑,如电流、电阻、电感、电感电阻比等。

7. 额定电流(Rated Current):步进电机额定工作时的电流大小。

额定电流决定了步进电机的输出功率和热量产生量。

8. 电阻(Resistance):步进电机内部的绕组电阻,影响电机的电流敏感性和损耗。

9. 电感(Inductance):步进电机内部的绕组电感,与步进电机的响应速度和转速相关。

10. 电感电阻比(Inductance to Resistance ratio):电感与电阻之间的比值,反映了步进电机的电机特性。

步进电动机的分类

步进电动机的分类

步进电动机的分类
1. 反应式步进电动机知道不?就像一个反应超级迅速的小战士!比如那种快速响应指令的智能小机器人,里面说不定就用了这种电动机呢。

2. 永磁式步进电动机啊,这就好比是一个固执的大力士,有自己的固定力量呢!像一些需要稳定力量输出的设备不就常用它嘛。

3. 混合式步进电动机,哎唷,那可厉害了,就像一个全能选手!很多精密仪器里面不都有它的身影嘛。

4. 单极性步进电动机,就像个只会朝一个方向努力的家伙,虽然有点一根筋,但有些时候还真少不了它呀!你想想那些只需要单向转动的小装置。

5. 双极性步进电动机呀,就如同一个灵活多变的精灵,能在不同方向上自由舞蹈呢!就像那种可以灵活转向的小玩具车。

6. 可变磁阻式步进电动机,这不就是一个会跟着环境变化而改变策略的智者嘛!在一些不断变化的工作场景中,它可有用啦,比如那种会自动调节的小工具。

7. 直线步进电动机,哇哦,那可是能像箭一样直直冲出去的勇士!像一些直线运动的设备可不就靠它嘛。

8. 旋转步进电动机,可不就像是个不知疲倦的小陀螺嘛!那一直在转呀转的,好多需要旋转运动的东西都离不开它呢。

9. 多相步进电动机,就像一个团结协作的团队,众人拾柴火焰高呀!在一些大型的、复杂的机器中常常能看到它们齐心协力的工作呢。

总之,步进电动机的分类可真丰富呀,每一种都有自己独特的魅力和用途,它们让我们的生活变得更加精彩和便捷!。

步进电动机的基本特性

步进电动机的基本特性

步进电动机的基本特性使用步进电动机时,电动机的特性是否符合使用条件,是相当重要的一点。

在此说明步进电动机使用时的重要特性。

步进电动机的特性可大略分为两项。

•动特性:这是与步进电动机起动或旋转时有关的特性,主要会影响机器的工作、周期时间等。

•静特性:这是与步进电动机停止时角度变化有关的特性,主要会影响机器的精度。

动特性•转速一转矩特性这是表示驱动步进电动机时的转速和转矩的关系,如特性图所示。

是选用步进电动机时所必须考虑的特性。

横轴代表电动机输出轴的转速,而纵轴则代表转矩。

转速一转矩特性取决于电动机及驱动器,因使用的驱动器种类不同会有较大差异。

①最大励磁转矩(TH : Holding Torque)是指步进电动机在通电状态(额定电流)下停止时,本身保有的最大保持转矩(保持力)。

②最大同步转矩(Pullout Torque)各转速所能产生的最大转矩。

选用电动机时,必要转矩必须在本曲线的内侧。

③最大自起动频率(fS)步进电动机的摩擦负载、惯性负载为0时,瞬间(无加减速时间)能起动、停止的最大脉冲频率。

当在超过此脉冲频率的情况下驱动电动机时,应逐渐进行加减速。

随电动机承载的惯性负载增加,此频率亦逐渐降低。

(参考惯性负载一自起动频率特性)最大响应频率(fr)步进电动机的摩擦负载、惯性负载为0时,进行缓慢的加减速时可运行的最大脉冲频率。

下图为代表5相步进电动机组合产品的转速一转矩特性。

・惯性负载一自起动频率特性表示因自起动频率的惯性负载而产生变化的特性。

步进电动机的转子本身或负载,因有转动惯量存在,因此于瞬时起动 或停止时,电动机轴会产生延迟或超过的现象。

此数值会随脉冲频率 而变化,但是若超过某一数值时电动机将无法跟踪脉冲频率,而产生 失步(miss-SteP)现象。

将即将失步前的脉冲频率称为自起动频率。

8S 4 例 01.2 1000 20003000 4000 转速[r∕min]设定电流:1∙4A∕相 外部负载惯性:JI=Okg • m2 步距角度:0727St 叩 I IIIIIIIIIIIII 一AC1OOV 输入-…AC200愉入 0 10 20 30 (分割数 1)脉冲频率[kHz]4— E ∙≡一醉最大同步转矩2500O1 --------------------------------- ---------------------- . ---------------------- 1 --------------------- 1----------------------0 1000 2000 3000 4000 5000惯性负一Jl(XlOT [kg∙m2]) 惯性负载一自起动频率特性相对于惯性负载的最大自起动频率的变化可以根据下列公式算出近似值。

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Stepper motorConvert electrical pulse signal into angular displacement of the stepping motor to control the micro &special motor rotors. As actuators in the automatic control device. For each pulse signal input, further before stepping motors, also known as the pulse motor. Stepper motor used in digital computer peripheral equipment, as well as the printer, plotter, and disk device.Stepper motor is the electrical pulse signal into angular displacement or line open loop control elements of displacement. In the case of the overload, motor speed, stop position depends only on the pulse signal frequency and pulse number, and not affected by load change, which give the motor a pulse signal, a step from the Angle of motor is turning. This line sexual relations, and the error of the stepper motor only periodic without cumulative error, etc. Made in the field of speed and position control with stepper motor to control becomes very simple. Although the stepper motor has been widely used, but stepping motor does not like ordinary dc motor, ac motor under normal use. It must be driven by double annular pulse signal and power circuit of control system can use. So good with step motor is not easy, it involves the mechanical, electrical, electronic and computer and many other professional knowledge. Today, the manufacturer of stepper motor is indeed many, but has the professional and technical personnel, can be developed, developed at the factory are very few, most manufacturers only a, 20 people, even the most basic equipment. Only in a stage of blind imitation. This gives households in product selection, use lots of trouble.Stepping motor driving power source by frequency pulse signal generator, pulse distributor and pulse amplifier, thus provide pulse current drive power supply to the motor windings. The performance of the stepper motor depends on the good cooperation between the motor and drive power supply.Stepper motor is no cumulative error, the advantages of simple structure, convenient operation and maintenance, low manufacturing cost, the ability of stepper motor to drive the load inertia is big, suitable for small and medium-sized machine speed and accuracy is not high, defect is low efficiency, fever, sometimes out of step. Stepper motor is widely used in the digital control system, such as d/a conversion device, numerical control machine tools, computer peripherals, recorder, clocks, such as in the industrial automation production lines, printing equipment, etc are used.Stepper motor is divided into electromechanical, magnetoelectric and linear three basic types.Electromechanical stepper motor consists of core, coil, gear mechanism, etc. Will produce magnetic solenoid coil electricity, promote its core panels, through a rotary Angle of the output shaft gear mechanism, rotating the gear 天行健,自强不息;地势坤,厚德载物。

1/5to keep the output axis of resistance in the new job position; Again electrify coil, a rotary Angle of rotation and, in turn to step into the work. Magnetoelectric stepper motor, its simple structure, high reliability, low price and wide application. Mainly include permanent magnet, the magnetic resistance type and hybrid.Permanent magnet stepper motor rotor magnetic pole of permanent magnet, polarity alternating magnetic field in air gap, the stator is composed of four phase winding. When A phase winding current, will shift to the phase winding rotor magnetic field direction of the identified. When A blackout, B phase winding is electricity field, produce A new magnetic field direction, at this point, the rotor is rotating Angle and is located in A new direction of the magnetic field, is determined by the order of excitation in the rotor rotation direction. If the change of the stator excitation too fast, the rotor will not consistent with the change of the stator magnetic field direction, the rotor is out of step. Start frequency and low frequency, and it is a disadvantage of the permanent magnet stepper motor. But permanent magnet stepper motor smaller power consumption, high efficiency. Appeared in the early 1980 s, the rotor is a permanent magnet disc disc stepper motor, the interval Angle and working frequency of magnetic resistance type stepping motor.Magnetic resistance of the stepper motor, the rotor iron core of the internal and external surface is equipped with distribution according to certain rule similar tooth groove, using the groove, the rotor iron core causes the change of the magnetic circuit magnetic resistance, the relative position to produce torque. The rotor iron core made of silicon steel sheet or soft magnetic materials, when one of the stator is excitation, the rotor will go to make the position of the magnetic circuit reluctance minimum. When another phase excitation, the rotor to another location, hours and magnetic circuit magnetic resistance for most motor will stop running. At this time, the rotor turns a step away from the Angle of theta b, namely type of N as the rotor turns a pitch run number; ZR for rotor teeth.Magnetic resistance type stepping motor structure form is more. Stator core has a single conductor, multiple stages; Has the radial, axial magnetic circuit; Winding phase number of three-phase, four, five. Magnetic resistance type stepper motor step Angle can do 1 ° ~ 15 °, and even smaller, easy to guarantee accuracy, starting and running frequency is higher, but large power consumption and low efficiency.Hybrid stepping motor, and its set, the structure of the rotor iron core and magnetic resistance type stepping motor is similar. With permanent magnet rotor single polarity in the air gap magnetic field, the magnetic field was also on the rotor alveolar modulation soft magnetic materials.Hybrid stepping motor and permanent magnet stepping motor with the 天行健,自强不息;地势坤,厚德载物。

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