發(fā)布時間:2020-03-10
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步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進電機件,通過控制施加在電機線圈上的電脈沖順序、頻率和數(shù)量,可以實現(xiàn)對步進電機的轉(zhuǎn)向、速度和旋轉(zhuǎn)角度的控制。配合以直線運動執(zhí)行機構(gòu)或齒輪箱裝置,更可以實現(xiàn)更加復(fù)雜、精密的線性運動控制要求。
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步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進電機件,通過控制施加在電機線圈上的電脈沖順序、頻率和數(shù)量,可以實現(xiàn)對步進電機的轉(zhuǎn)向、速度和旋轉(zhuǎn)角度的控制。配合以直線運動執(zhí)行機構(gòu)或齒輪箱裝置,更可以實現(xiàn)更加復(fù)雜、精密的線性運動控制要求。步進電機一般由前后端蓋、軸承、中心軸、轉(zhuǎn)子鐵芯、定子鐵芯、定子組件、波紋墊圈、螺釘?shù)炔糠謽?gòu)成,步進電機也叫步進器,它利用電磁學(xué)原理,將電能轉(zhuǎn)換為機械能,是由纏繞在電機定子齒槽上的線圈驅(qū)動的。通常情況下,一根繞成圈狀的金屬絲叫做螺線管,而在電機中,繞在定子齒槽上的金屬絲則叫做繞組、線圈、或相。
步進電機驅(qū)動器根據(jù)外來的控制脈沖和方向信號,通過其內(nèi)部的邏輯電路,控制步進電機的繞組以一定的時序正向或反向通電,使得電機正向/反向旋轉(zhuǎn),或者鎖定。
以1.8度兩相步進電機為例:當(dāng)兩相繞組都通電勵磁時,電機輸出軸將靜止并鎖定位置。在額定電流下使電機保持鎖定的大力矩 為保持力矩。如果其中一相繞組的電流發(fā)生了變向,則電機將順著一個既定方向旋轉(zhuǎn)一步(1.8度)。同理,如果是另外一項繞 組的電流發(fā)生了變向,則電機將順著與前者相反的方向旋轉(zhuǎn)一步(1.8度)。當(dāng)通過線圈繞組的電流按順序依次變向勵磁時,則電 機會順著既定的方向?qū)崿F(xiàn)連續(xù)旋轉(zhuǎn)步進,運行精度非常高。對于 1.8度兩相步進電機旋轉(zhuǎn)一周需200步。
兩相步進電機有兩種繞組形式:雙極性和單極性。雙極性電機每相上只有一個繞組線圈,電機連續(xù)旋轉(zhuǎn)時電流要在 同一線圈內(nèi)依次變向勵磁,驅(qū)動電路設(shè)計上需要八個電子開關(guān)進 行順序切換。
單極性電機每相上有兩個極性相反的繞組線圈,電機連續(xù)旋轉(zhuǎn)時只要交替對同一相上的兩個繞組線圈進行通電勵磁。驅(qū)動電路設(shè)計上只需要四個電子開關(guān)。在雙極性驅(qū)動模式下,因為每相的繞組線圈為勵磁,所以雙極性驅(qū)動模式下電機的輸出力矩比單極性驅(qū)動模式下提高了約40%。
步進電機以一個固定的步距角轉(zhuǎn)動,就像時鐘內(nèi)的秒針。這個角度稱為基本步距角。鳴志提供兩種基本步距角來作為標(biāo)準(zhǔn)電機:基本步距角為1.8°的兩相步進電機和基本步距角為1.2°的三相步進電機。
需高精度定位的系統(tǒng)如下所示。控制器發(fā)出的脈沖信號可以準(zhǔn)確地控制步進電機的轉(zhuǎn)動角度和速度。
脈沖信號是一個電壓反復(fù)在ON 和OFF 之間改變的電信號。
每個ON/OFF周期被記為一個脈沖。單個脈沖信號指令使電機出力軸轉(zhuǎn)動一步。
對應(yīng)電壓ON 和OFF 情況下的信號電平被分別稱為“H”和“L”。