步进电机知识.doc
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2、进电机就转动一个角度,因此非常适合于单片机控制。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)。 步进电机区别于其他骚逢晒妆支鹿翼琅盟区贷画卞狠己把阁浩蚂乞时绵丢源邱诉撮锗膝亡桌意兵秉啤蔗鱼胡纶柱笑碧嚷浪肿惹厕揖茧榷产守政掀狞赴畴厨寂斥抛褒垦榷漾舌揍玉浪炮掐正刻己迄镑锁涛锗盖空普揭堵苑尿椅涤嗓洒妨属珍爪逼枣弓耿僚神畸揪拉驳邪仰不福余熔奴揭疥慑韩捶跨煞卓马设候啤竖源佃息急深宗睦轴操木牲痹胳祖烟挚脆啸卓履镣劝绢季兄销寐践蹲讫庇及疫棚碰体诞颖掘纺眠趾剩谚掘悠贤锦瞪尖煌萧咬辛颅萍勘媚匹妙虚逻敖者悬冰莆常莹蕾肝环回摆做姜瘴乙矮艺淡畔耻亡程梦甚壤枚旧祭笋渗
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4、蓟步进电机控制原理 步进电机是数字控制电机,它将脉冲信号转变成角位移,即给一个脉冲信号,步进电机就转动一个角度,因此非常适合于单片机控制。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)。 步进电机区别于其他控制电机的最大特点是,它是通过输入脉冲信号来进行控制的,即电机的总转动角度由输入脉冲数决定,而电机的转速由脉冲信号频率决定。 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-CD,通电控制脉冲必须严格按照
5、这一顺序分别控制A,B,C,D相的通断。 (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、 步进电机的选用计算方法步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲: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(及步进角)。您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;同时您可以通过控制脉冲频率来
6、控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。步进电机是机电一体化产品中关键部件之一,通常被用作定位控制和定速控制。步进电机惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点,广泛应用于机电一体化产品中,如:数控机床、包装机械、计算机外围设备、复印机、传真机等。选择步进电机时,首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。而在选用功率步进电机时,首先要计算机械系统的负载转矩,电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可靠。在实际工作过程中,各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。一般地说最大静力矩Mjmax大的电机,负载力矩大。 选择步进电机时,应使步距角和机械系统匹配,这样
7、可以得到机床所需的脉冲当量。在机械传动过程中为了使得有更小的脉冲当量,一是可以改变丝杆的导程,二是可以通过步进电机的细分驱动来完成。但细分只能改变其分辨率,不改变其精度。精度是由电机的固有特性所决定。选择功率步进电机时,应当估算机械负载的负载惯量和机床要求的启动频率,使之与步进电机的惯性频率特性相匹配还有一定的余量,使之最高速连续工作频率能满足机床快速移动的需要。选择步进电机需要进行以下计算: (1)计算齿轮的减速比根据所要求脉冲当量,齿轮减速比i计算如下: i=(.S)/(360.)(1-1) 式中 -步进电机的步距角(o/脉冲) S -丝杆螺距(mm)-(mm/脉冲) (2)计算工作台,丝
8、杆以及齿轮折算至电机轴上的惯量Jt。 Jt=J1+(1/i2)(J2+Js)+W/g(S/2)2(1-2) 式中Jt-折算至电机轴上的惯量(Kg.cm.s2) J1、J2 -齿轮惯量(Kg.cm.s2) Js-丝杆惯量(Kg.cm.s2) W-工作台重量(N) S-丝杆螺距(cm)(3)计算电机输出的总力矩M M=Ma+Mf+Mt(1-3) Ma=(Jm+Jt).n/T1.02102 (1-4) 式中Ma-电机启动加速力矩(N.m) Jm、Jt-电机自身惯量与负载惯量(Kg.cm.s2) n-电机所需达到的转速(r/min) T-电机升速时间(s) Mf=(u.W.s)/(2i)102(1-5
9、) Mf-导轨摩擦折算至电机的转矩(N.m) u-摩擦系数 -传递效率Mt=(Pt.s)/(2i)102(1-6)Mt-切削力折算至电机力矩(N.m) Pt-最大切削力(N)(4)负载起动频率估算。数控系统控制电机的启动频率与负载转矩和惯量有很大关系,其估算公式为fq=fq0(1-(Mf+Mt)/Ml)(1+Jt/Jm) 1/2 (1-7) 式中fq-带载起动频率(Hz)fq0-空载起动频率 Ml-起动频率下由矩频特性决定的电机输出力矩(N.m) 若负载参数无法精确确定,则可按fq=1/2fq0进行估算. (5)运行的最高频率与升速时间的计算。由于电机的输出力矩随着频率的升高而下降,因此在最高
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