米乐棋牌:详解步进电机的工作原理和操作模式


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  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电机,又称为脉冲电机。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时,它就可以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”。

  步进电机的旋转是以固定的角度一步一步运行的,能够最终靠控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的,同时可以经过控制脉冲频率,来控制电机转动的速度和加速度,进而达到调速的目的。步进电机多用于数字式计算机的外部设备,以及打印机、绘图机和磁盘等装。

  步进电机工作时的位置和速度信号不反馈给控制系统,如果电机工作时的位置和速度信号反馈给控制系统,那么它就属于伺服电机。相对于伺服电机,步进电机的控制相对简单,但不适用于精度要求较高的场合。

  步进电机的优点和缺点都非常的突出,优点集中于控制简单、精度高,缺点是噪声、震动和效率,它没有累积误差,结构简单,使用维修方便,制造成本低。步进电机带动负载惯量的能力大,适用于中小型机床和速度精度要求不高的地方,缺点是效率较低、发热大,有时会“失步”。优缺点如下所示。

  在相同电流且相同转矩输出的条件下,单极型步进电机比双极型步进电机多一倍的线圈,成本更高,控制电路的结构也不一样,目前市场上流行的大多是双极型步进电机。

  步进电机在构造上通常主要按照转子特点和定子绕组进行分类,下面将详细介绍这两种类型的分类。

  按照转子分类,有三种主要类型:反应式(VR型)、永磁式(PM型)、混合式(HB型)。

  定子上有绕组,绕组由软磁材料组成。其结构简单、成本低、步距角小,可达1.2度,但动态性能差,效率低、发热大,可靠性难以保证。

  永磁式步进电机的转子用永磁材料制成,转子的极数与定子的极数相同。其特点是动态性能好、输出力矩大,但这种电机度差,步距角大(一般为7.5度或15度)。

  混合式步进电机综合了反应式和永磁式的优点,其定子上有很多相绕组,转子上采用永磁材料,转子和定子均有多个小齿以提高步距精度。其特点是输出力矩大、动态性能好、步距角小,但结构复杂、成本相对较高。

  步进电机按照定子上绕组来分类,共有二相、三相和五相等系列。目前最受欢迎的是两相混合式步进电机,约占97%以上的市场份额,其原因是性价比高,配上细分驱动器后效果良好。

  该种电机的基本步距角为1.8度/步,配上半步驱动器后,步距角减少为0.9度,配上细分驱动器后。其步距角可细分达256倍(0.007度/微步)。由于摩檫力和制造精度等原因,实际控制精度略低。同一步进电机可配不同细分的驱动器以改变精度的效果。

  步进电机是通过脉冲信号来进行控制,每输入一个脉冲信号,步进电机前进一步。步进电机旋转的步距角,是在电机结构的基础上等比例控制产生的,如果控制电路的细分控制不变,那么步进旋转的步距角在理论上是一个固定的角度。在实际工作中,电机旋转的步距角会有微小的差别,主要是由于电机结构上的固定有误差产生的,而且这种误差不会积累。

  步进电机的总极数越大,加工精度的要求就会越高。通常工业用混合型步进电机的步距角是1.8度,就是200极。

  步进电机的相电流及磁场,遵循安培右手螺旋定律,由电能产生磁场能量,控制电机相电流,就能使电机定子的磁极方向发生反转,二相磁场的变化相配合,进而产生电机的旋转。

  如果电流方向发生变化,磁极的方向也会发生变化,步进电机的电流流过定子产生磁场的过程叫做励磁。

  通常所说的二相步进电机,电机转子的旋转,包含不同磁极的磁场相斥和相吸实现的。如上图所示,A相产生N极磁场吸引转子的S极,B相产生S极磁场吸引转子的N极,使定子产生旋转的动力。如果改变A、B相定子线圈的电流方向,电机会产生另一步的旋转。连续改变A、B相定子线圈的电流方向,电机会产生连续的旋转。

  如上图所示,电机的运动是通过改变电流在电机中的流动来实现的,电子转子排斥B相磁极的定子,吸引A相磁极的定子,这就产生了另一个步进操作。

  执行另一个步进操作,电机定子磁极反转,转子排斥B相磁极的定子,吸引A相磁极的定子,如上图所示。

  如上图所示,定子线圈中的电流方向无论何时发生变化,磁极将会反转,转子重复步进操作。东芝步进电机驱动控制电路对电机的磁场励磁的控制,是通过脉宽调制方式实现的,能够实现电机高效、稳定的运行。

  步进电机的基本操作模式称为“励磁模式”,能够使步进电机工作在全步模式、半步模式和微步模式,其中微步模式能够有效的降低步进电机相电流的噪声,能够改善步进电机固有的噪声震动问题。下面将介绍3种励磁模式。

  所谓全步模式,就是依据电机固有结构设计固定的步距角工作,一个电脉冲,步进电机前进一个步距角。这个步距角使电机设计结构所决定的,也可以理解为电机以最大的步距角旋转。

  半步模式是以电机固有的结构决定的步距角的一半角度进行步进旋转。如下图所示,步进电机的总极数是4级,对应的步距角是90度,那么半步模式下,步进电机每个脉冲旋转45度。

  微步模式类似于半步模式,步距角更小,就是1/4步、1/8步、1/16步,可以到很高的细分。对应的步进角度就是在整步步距角乘以微步系数。

  步进电机的步距角越小,需要的加工精度会越高,对应的微步时的步进角度的误差会越大。

  步进电机不能直接接到工频交流或直流电源上工作,而必须使用专用的步进电机驱动器,它有脉冲发生控制单元、功率驱动单元、保护单元等组成。如下图所示。

  驱动单元与步进电机直接耦合,也可以理解成步进电机微机控制器的功率接口。下面将使用MCU和分离元器件的系统举例说明。MCU相当于是控制电机的大脑,它向分立器件发送电机的步距角时间、转动方向和重复次数等,而分立器件根据MCU发出的信号,将放大电压和电流并将其发送至电机,从而驱动电机转动。

  如上图所示,该系统使用了MCU和电机控制驱动器IC。从输入控制信号来区分,步进电机控制器IC可以分为相入力型和时钟入力型。相入力型是指电机的每个励磁相的电流方向由输入信号控制,而时钟入力型是指电机的驱动由脉冲信号来控制。

  相入力型电机驱动器需要A和B两相的控制信号,只需要时钟信号,需要控制信号的MCU做更多的运输工作。

  时钟入力型电机驱动器的控制接口,需要时钟信号(单脉冲信号)输入,其控制信号相对简单,MCU的资源占用较少。

  上电复位功能将监控电机驱动器,以及电机驱动控制器的电源。为防止电机操作故障,它将强制关闭输出信号直至供电电压保持稳定。如下图所示。

  过电流关断功能将监控输出单元的电流,如果电流超过规定值,将强制关闭输出,该功能的用途在于当发生短路时暂时停止IC输出。如下图所示。

  热关断功能在于,当电机控制驱动器芯片温度超过规定值时关闭输出,并保持该状态直至温度下降。

  LED 电子钟的制作方法在很多电子报刊杂志上都可以见到,但大多数在断电后都要重新设置时间等参数,给使用带来很多不便。也有用后备电池作为备用电源的,但往往体积较大。本文介绍的LED电子钟克服了以往的弊端,而且采用了家电通用的红外遥控器进行控制,方便使用。有一路闹铃输出,能够最终靠遥控器设置闹铃时间及允许与否。 一.工作原理 DS1302为达拉斯公司的一种实时时钟芯片,主要特点是采用串行数据传输,可为掉电保护电源提供可编程的充电功能,并且可以关闭充电功能。采用普通32768Hz晶振。 AT89C2051作为主控芯片,一是对接收到的红外遥控编码进行判断识别,并执行相应的处理;第二就是定期的读取时钟芯片DS1302中的时间

  三极管钳位器工作原理 三极管的发射结作为一个二极管,类似图5.4-94所示电路组成一个三极管钳位器,如图5.4-94A所示,图中RE使T管在静态时处于饱和状态,输出VOL=VCES,条件是R5≤BRC(B为V管直流放大倍数),输入端时间常数RBC远大于输入波形变化周期。波形示于图5.4-94B。 图5.4-95A示出了另一种三极管钳位电路,V2管由外加脉冲控制导通与截止,V2导通时,强迫A点电位等于E,即被钳位于此电平。钳位发生的时刻不一定是输入波形的顶部或底部,改变V2管发射极电位E可改变钳位电平,但应保证控制位号能够使V2饱和导通。一般VC和V3组成两个射极跟随器,前者为钳位器提供内阻信号源,后者隔离负载对钳位器的

  本资料详细介绍邓步进电机的工作原理以及单片机控制步进电机的特点。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、永磁式步进电机和混合式步进电机。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。它具有高精度的定位、位置及速度控制、具定位保持力、动作灵敏、开回路控制不必依赖传感器定位、中低速时具备高转矩、高信赖性、小型、高功率等特征,使其具有广泛的应用。 一、步进电机的工作原理 步进电机是机电控制中一种常用的

  的原理 /

  电机控制器是一种用于控制电动机的电子设备。它们能够对单相或三相电动机进行控制,以控制其速度、方向、转矩等特性。电机控制器有多种类型和规格,可以根据不同的应用场合进行选择。 电机控制器通常包括以下几个组成部分: 1. 电源部分:电机控制器通常需要提供电源来给电机供电。 2. 控制部分:控制部分是电机控制器的核心部分,包括控制台、触发器、计时器和计数器等电子设备,用于控制电机的速度、方向、转矩等。 3. 保护装置:保护装置用于保护电机免受温度过高、过载、短路、电压波动等因素的损害。 4. 通信接口:现代电机控制器通常具备通信接口,可以通过网络连接到其他设备,实现联网控制和集中管理。 在电机控制器应用方面,通常可以应用于以下场合

  前言      由于人类的眼睛已经习惯日常生活中三次元立体影像,因此认为包含电影在内及其它显示器所显示的画面也应该是立体影像,然而令人讶异的是这种潜意识的需求,长久以来却碍于科技上的束缚,快速且毫无抗拒的接受平面二次元影像。数字信息革命后除了带动多媒体社会提早来临之外,也再次点燃医疗、动画、CAD/CAM等领域对于三次元立体影像的殷切需求。有鉴于此本文将介绍有关利用液晶显示器制作三次元立体影像技术动向。 三维影像分割器(image splitter)       日本SANYO公司是最早从事有关三维立体影像技术的研究,早在94年曾推出不需专用眼镜的三维立体影像分割器,利用这种影像分割器可用来观赏立体动态影像,基本上它是根据视差

  一、电源滤波器 EB灯电源的核心部分是一个DC/AC逆变器,它产生2.65MHz的高频功率用以点亮气体放电灯泡,由此会带来电磁干扰(EMI)和抗干扰(EMS)等问题。故EB灯必须满足国标:GB/T18595-2001《一般照明设备电磁兼容抗扰度要求》和GB177430-1999《电气照明和类似设备的无线电骚扰特性的限值和测量方法》。 电源滤波器有两种作用:   其一,是防止灯电源噪声窜入电力网,干扰其他用电设备; 其二,可阻止电力网中的噪声输入灯电源,影响灯的正常工作。 其电路如图1所示。 电源滤波器是由电感和电容组成的两级式电源滤波网络,所要抑制的频率主要是PFC的工作频率约50kHz和DC/AC开关频

  /制作工艺 /

  1 前言 步进电机是一种开环伺服运动系统执行元件,以脉冲方式进行控制,输出角位移。与交流伺服电机及直流伺服电机相比,其突出优点就是价格低廉,并且无积累误差。但是,步进电机运行存在许多不足之处,如低频振荡、噪声大、分辨率不高等,又严重制约了步进电机的应用范围。步进电机的运行性能与它的驱动器有密切的联系,可以通过驱动技术的改进来克服步进电机的缺点。相对于其他的驱动方式,细分驱动方式不仅可以减小步进电机的步距角,提高分辨率,而且可以减少或消除低频振动,使电机运行更加平稳均匀。总体来说,细分驱动的控制效果最好。因为常用低端步进电机伺服系统没有编码器反馈,所以随着电机速度的升高其内部控制电流相应减小,从而造成丢步现象。所以在速度和精度要求不高

  驱动器 /

  0 引 言 机械手是一种能模拟人的手臂动作,按照设定程序、轨迹和要求,代替人手进行抓取、搬运工件或操持工具的机电一体化自动装置。三自由度机械手又称3D机械人,能够实现三个自由度方向(水平、垂直和旋转)的抓取或放置物品,具有操作范围大,灵活性好,应用广泛的特点。 可编程控制器(PLC)是一种专门为工业应用而设计的进行数字运算操作的电子控制装置。由于其具有可靠性高,功能强,编程简单,人机交互界面友好等特性而广泛用于工业控制管理系统。 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环执行元件。在非超载情况下,电机的转速、停止位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数目。这一线性关系的存在,加上步进电机只有周期性误差而无

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