步进电机是运行器件,是机械电子工程的重要部件,大范围的运用在不通风的机械控制系统中。伴着微电子跟互联网的发展,步进电机的供求量日积月累,在国民经济不同领域都有运用。
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的实行组织。浅显一点讲:当步进电机〓驱动器接收到一个脉冲信号时,就驱动步进电机按设定的方向转变一个固定的角度(称为“步距角”),它的旋转是以固定的角度一步一步工作的,经过控制脉冲个数控制角位移量,抵达①准确定位的目的,同时经过控制脉冲频率来控制电机转变的速度和加速度,抵达调速的目的。步进电机作为一种控制用的特种电机,其没有堆集差错(精度为100%),被广泛运用于各种开环控制。 一、步进电机的种类 永磁式步进电机通常为两相,转矩和体检较小,步踞角通常为7.5度或15度,多用于空调风摆上。 反应式步进电机常见的有三相反应式,步踞角为1.5度。 混合式步进电机常见的有两相、三相、四相、五相混合式。两相和四相混合式可以通用驱动器,步踞角多是1.8度,具有体积小、大力距、低噪音的特征。五相混合式步踞角为0.72度,分辨率高,但是驱动电路杂乱,接线麻烦。三相混合式步踞角为1.2度,其拥有比两相、五相混合式更多的磁极,有利于电机夹角的对称,因而比两相、五相精度更高,差错更小,工作更平稳。 二、步进电机■的有关概念 步进电机的精度:步进电机的精度为步进角的3%―5%,且不累积。 步踞角:即是发送一个脉冲,电机对应转变的角度。 定位转矩:是指步进电机不通电的情况下,定子锁住转子的力矩。 工作频率:步进︻电机不失步工作的最高频率。 细分驱动器:首要目的是削弱或消除步进电机的低频振动,进步电机的运作精度,减少噪音。 三、步进电机的特征 1.高精度的定位。 步进电机的最大特征是可以简略地做到高精度的定位控制。以五相步进电机为例:其定位基本单位(分辨率)为0.72度(全步级)/0.36度(半步级),是非常小的;接连定位精度差错皆在±3分(±0.05度)以内,且无累计差错,因而能抵达高精度的定位控制。(步进电机的定位精度取决于电机本身的机械加工精度) 2.方位及速度控制。 步进电机在输入脉冲信号时,可以依输入的脉冲数做固定角度的反转,进而得到活络的角度控制(方位控制),并可得到与该脉冲信号周波数(频率)成份额的反转速度。 3.具定位坚持力。 步进电机在接连状态下(无脉波信号输入时)仍具有激磁坚持力,因而,即使不依托机械式的刹车,也能做到接连方位的坚持。 4.动作活络。 步进电机由于加速性能优越,所以可做到瞬时起动、接连、正反转等快速、再三的定位▼动作。 5.开回路控制,不必依托传感器定位。 步进电机的控制系统构成简略,不需要速度感应器(ENCODER、转速发电机)及方位传感器(SENSOR),就能以输入的脉波抵㊣达速度与方位的控制。也因其属开回路控制,所以最适合于短间隔、高频度、高精度等定位控制的场合下运用。 6.中低速时具有高转矩。 步进电机在中低速时具有较大的转矩,所以可以较同级步进№电机供给更大的扭力输出。 7.高信固执。 运用步进电机设备与运用离合器、减速机及极限开关等其它设备相较,步进电机的缺点及误动作少,所以在检查及维护时也较简略简略。 8.体积小,功率高。 步进电机体积小、扭力大,在狭窄的空间内也可顺利做设备,并供给高转矩输出。 四、步进电机的控制原理 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,步进电机就转变一个角度,因而非常适合于单片机控制。 步进电机区别于其他控制电机的最大特征是:它是经过输入脉冲信号进行控制的,即电机的总转变角度由输入脉冲数选择,而电机的转速则由脉冲信号频率选择。 步进电机的驱动电路根据控制信号工作,而控制信号则由单片机发作。其基本原理如下: (一)控制换相〓次序。 通电换相这一进程称为脉冲分配。例如:三相步进电机的三拍工作方法,其各相通电次序为A―B―C―D,通电控制脉冲就必须严厉依照这一次序分∑别控制A,B,C,D,进行电的通断。 (二)控制步进电机的转向。 假设给定工作方法是正序换相通电,步△进电机就正转;假设按反序通电换相,步进←电机就反转。 (三)控制步进电机的速度。 假设给步进电机发一个控制脉冲,它就转一步,再发一个脉冲,它就再转一●步。两个脉冲的间隔越短,步进电机就转得越快。调整单片机宣告的脉冲频率,就可以对步进电机进@行调速。