步进电机驱动器课件.pptx

1步进电机驱动学生：周宁指导老师：吴海彬专业：测试计量技术及仪器1-目录n1、步进电动机及其工作原理介绍n2、步进电机驱动器的主要工作原理n3、恒压与恒流驱动n4、节拍、步距角、细分n5、单极与双极驱动n6、驱动器产品的使用方法2-n1 1、步、步进电动机介机介绍3-1.1、介绍n步进电动机属于断续运转的同步发动机。它将输入的脉冲信号变换为阶跃的角位移或直线位移，也就是给一个脉冲信号，电动机就转一个角度或者前进一步，因此这种电动机叫步进电动机。因为它输入的既不是正弦交流，也不是恒定直流，而是脉冲电流，所以又叫做脉冲电动机。它是数字控制系统中的一种重要的执行元件，主要用于开环控制系统，也可用于闭环系统。4-1.2、内部结构5-1.3、步进电机工作特性n1、来一个脉冲，转一个步距角。n2、控制脉冲频率，可控制电机的转速。n3、改变脉冲顺序，改变转动方向。n4、角位移量或线位移量与电脉冲数成正比n5、误差不累积，一般为步距角的3%-5%6-n2 2、步、步进电动机机驱动介介绍7-2.1、步进电机控制系统n步进电机是直流电驱动的同步电机，它不能直接由直流电源来驱动，需要配置步进驱动器才能运行。8-2.2、步进电机驱动器原理图n步步进电机机驱动器器：是一种能使步进电机运转的功率放大器，能把控制器发来的脉冲信号转化为步进电动机的角位移的执行机构，电机的转速与脉冲频率成正比，所以控制脉冲频率就可以精准的调速，控制脉冲数就可以精准定位。9-2.3、环形分配器、功率放大器n环形分配器：形分配器：将来自控制电路的一系列脉冲信号转换成控制步进电机定子绕组通、断电的电平信号，并按一定的规律分配给步进电动机驱动器的各项输入端。环形分配器的输出既是周期的，又是可逆的。n功率放大器：功率放大器：将环形分配器输出的mA级电流进行功率放大，一般由前置放大器和功率放大器组成。10-n3 3、恒流恒流驱动与恒与恒压驱动11-步进电机驱动n步进电机内部的绕组是一个感性负载，采用恒压源供电时，电流的建立过程较长，也就是说力矩的建立过程较长，这就限制了最高转速，因此在转速要求不高的情况下可用恒压源供电；n为了使步进电机能快速反应，有的线路采取双电源供电，就是把一个供电过程分成两个阶段，先加较高的电压，以便快速建立电流，当电流达到预定值，再切换为较低的电压；n当然也可采用恒流源供电，但这个恒流源不是普通的恒流源，而是针对该步进电机专门设计的，最大输出电压符合电机允许的最高电压，电流也符合电机的正常工作电流。12-3.1、恒电压驱动n13-3.1.1、使用外加电阻的驱动n14-3.1.2、无外加电阻驱动n步进电机只有运行在低速下，才不需要外加电阻，线圈直接用电源电压外加功率半导体作恒压驱动，此时步进电机的线圈导线半径较细，匝数较多，电阻值较大。此方法多用于小电流低速驱动方式。15-3.1.3、步进电机的驱动电源n（a）单一一电压型型驱动电源源16-3.1.3、步进电机的驱动电源（b）高、低）高、低压切切换型型驱动电源源n17-3.2、恒电流斩波器驱动n（a）恒恒电流流斩波器波器驱动原理原理18-3.2、恒电流斩波器驱动（b）恒恒电流流斩波器波器驱动电路路图（a）恒恒电流流斩波器波器驱动原理原理19-n4 4、节拍、步距角、拍、步距角、细分分驱动20-电机主要性能指标n相数相数：是指电机内部的线圈组数，目前常用的有两相、三相、五相步进电机。n拍数拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数。n步距角步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移。21-节拍n单相相轮流通流通电（M相单M拍）顺时针轮回ABCA逆时针轮回ACBAn双双相相轮流通流通电（M相双M拍）顺时针轮回ABBCCAAB逆时针轮回ACCBBAACn单双双相相轮流通流通电（M相2M拍）顺时针轮回AABBBCCCAA逆时针轮回AACCCBBBAA22-3相单3拍两转子齿n23-3相单3拍两转子齿n24-3相双3拍两转子齿n25-3相双3拍两转子齿n26-3相6拍两转子齿n27-3相6拍两转子齿n28-3相单3拍两转子齿和四转子齿29-步距角n30-细分驱动n细分分驱动：细分步进驱动是将全步进驱动时的步距角个相的电流以阶梯状n步逐渐增加，使吸引转子的力慢慢改变，每次转子在该力的平衡点静止，全步距角作n个细分，可使转子的运转效果光滑。n优点点：采用细分驱动技术可以大大提高步进电机的步距分辨率，减少转矩波动，避免低频共振以及降低运行噪声。（a）4细分微步分微步进的的电流波形流波形31-细分驱动（a）4细分微步分微步进的的电流波形流波形（b）4细分微步分微步进的的转子步子步进32-细分驱动33-3相单3拍定子通定子通电顺序序：34-定子磁极极性切换n步进电机定子磁极吸引转子时，由于转子磁极为永久磁极，有磁化的N极和S极，不论定子绕组激磁所产生极性为N极还是S极均会产生吸引力。定子磁极激磁为N极时，吸引S极性转子磁极，激磁S极性的定子磁极会吸引转子的N磁极。因此，定子磁极需要极性的切换。35-n5 5、单极与双极极与双极驱动36-5、单极驱动与双极驱动单极性方式：极性方式：n磁极上绕有两个线圈组成双线圈，一个线圈直流通电产生的极性，与另一个线圈直流通电产生的极性相反，此为单极性方式。双极性方式：双极性方式：n激磁定子磁极的线圈为单线圈绕组，磁极正反切换，则电流需要正反向流（a）单极与双极极与双极绕组37-步进电机驱动(b)单极与双极极与双极电路与路与电压波形波形n38-n6 6、步、步进电机机驱动器的使用方法器的使用方法39-6.1、驱动器产品接线方式n共阴极接线n共阳极接线n差分方式接线法40-6.2、电路图共阳极接共阳极接线共阴极接共阴极接线41-6.2、电路图差分接差分接线42-6.2、电机的接线43-6.3、电路图44-6.4、实物图（57步进电机+6560v4驱动器+步进电机控制器）45-Thank You!46-