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  • 步进电机基本知识(摘抄)

    步进电机在构造上有三种主要类型:

    反应式(Variable Reluctance,VR)、永磁式(Permanent Magnet,PM)和混合式(Hybrid Stepping,HS)

    3 相步进电机转一圈的步数是 3 的整数倍,4 相步进电机转一圈的步数是 4 的整数倍,5相步进电机转一圈的步数是 5 的整数倍;如果步进电机的基本步距角为 A ,转一圈的步数是 M ,步进电机的相数是 F 则有下述关系: A=360/M

    基本步距角是不能取任意值的。我们往往希望步进电机转一圈为 100 步或其倍数,这在 2/4 相和 5 相步进电机容易做到,但对于三相步进电机其基本步距角不可能做到转一圈为 100 步或 200 步,但可以是 300 步。

    有些厂家所标的三相步进电机的步距角为 1.2 度或 3 度,相当每圈 300 步或 120 步,是 3 的整数倍,这种标注很正常。有些厂家所标注的三相步进电机的步距角为 1.8/0.9/0.72/0.36 度,相当每圈 200/400/500/1000 步,不是 3 的整数倍,所以这些厂家所标注的不是步进电机的基本步距角,而是步进驱动器每输入一个步进脉冲时步进电机的转角,或是步进电机转一圈时,步进驱动器输入的脉冲个数;其实这是步进驱动器带来的功能,厂家标注到步进电机上了;这种标注方法很容易造成迷惑,甚至有一些步进电机的销售商自己都讲不清楚.

    细分是把驱动器发给电机的脉冲信号进行了细分,比如不加细分每个脉冲信号电机转1.8度,加2细分,每个脉冲电机转0.9度。所谓“相数”,就是线圈组数。所谓细分,就是驱动器在接到控制发来的每一个脉冲时,只给电机发几分之一个脉冲(用“脉冲”这个词不准确,实际是正弦波一个周期的几分之一)。

    控制系统每发一个脉冲信号, 通过驱动器就能够驱动步进电机旋转一个步距角。步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比。角位移量与脉冲个数相关。

    细分数就是指电机运行时的真正步距角是固有步距角(整步)的几分指一。例如,驱动器工作在10细分状态时,其步距角只有步进电机固有步距角的十分之一。

    什么是驱动器的细分?“细分”是针对“步距角”而言的。

    细分功能,只是是由驱动器采用精确控制步进电机的相电流方法,与步进电机的步距角无关,而与步进电机实际工作状态相关。

    如110BYG250A型电机给出的值为0.9°/1.8°(表示半步工作时为0.9°、整步工作时为1.8°),这是步进电机固有步距角。通过步进电机驱动器设置的细分状态,步进电机将会按照细分的步距角旋转位移角度,从而实现更为精密的定位。

    运行拍数与步距角是什么关系?

    运行拍数与驱动器细分的关系是:运行拍数指步进电机运行时每转一个齿距所需的脉冲数。例如:110BYG250A电机有50个齿,如果运行拍数设置为160,那么步进电机旋转一圈总共需要50×160=8000步;对应步距角为360°÷8000=0.045°。这就是驱动器设置为40细分状态。

    对于用户来说,没有必要去计算几步几拍,这是生产厂家配套的事情。用户只要知道:控制系统所发出的脉冲率数,除以细分数,就是步进电机整步运行的脉冲数。例如:步进电机的步距角为1.8°时,每秒钟200个脉冲,步进电机就能够在一秒钟内旋转一圈;当驱动器设置为40细分状态,步进电机每秒钟旋转一圈的脉冲数,就要给到8000个。

    由于步进电机步距角的原因,驱动器的细分数再加大,已经没有实际意义。通常,选择5、8、10、20细分,就能够适应各种工控要求。

    采用三种方法来该变步进电机的旋转方向。

    一、改变控制系统的方向信号,即高电平或低电平。

    二、对于有两路脉冲输入的驱动器,改变脉冲的顺序。

    三、调整步进电机其中一组线圈的两个线头位置,重新接入驱动器。 

    步进电机只能够由数字信号控制运行的,当脉冲提供给驱动器时,在过于短的时间里,控制系统发出的脉冲数太多,也就是脉冲频率过高,将导致步进电机堵转。要解决这个问题,必须采用加减速的办法。就是说,在步进电机起步时,要给逐渐升高的脉冲频率,减速时的脉冲频率需要逐渐减低。这就是我们常说的“加减速”方法。

    尤其在低速控制(3000转/分钟以下)环境中,使用步进电机精密控制,有很好的性价比。

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