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步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)芯片選型指南

分類(lèi)：常見(jiàn)問(wèn)題
發(fā)布時(shí)間：1562920200000

步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)芯片選型指南

分類(lèi)：常見(jiàn)問(wèn)題
發(fā)布時(shí)間：2019-07-12 16:30

　　1、系統(tǒng)常識(shí)：

　　步進(jìn)電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能，不但取決于步進(jìn)電機(jī)自身的性能，也取決于步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)劣。對(duì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的研究幾乎是與步進(jìn)電機(jī)的研究同步進(jìn)行的。

　　2、系統(tǒng)概述：

　　步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行元件。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)（來(lái)自控制器），它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度(稱(chēng)為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。

　　3、系統(tǒng)控制：

　　步進(jìn)電機(jī)不能直接接到直流或交流電源上工作，必須使用專(zhuān)用的驅(qū)動(dòng)電源（步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器）?？刂破鳎}沖信號(hào)發(fā)生器）可以通過(guò)控制脈沖的個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。

　　4、用途：

　　步進(jìn)電機(jī)是一種控制用的特種電機(jī)，作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一，隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展（步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器性能提高），步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增。步進(jìn)電機(jī)在運(yùn)行中精度沒(méi)有積累誤差的特點(diǎn)，使其廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)，特別是開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。

　　5、步進(jìn)電機(jī)按結(jié)構(gòu)分類(lèi)：

　　步進(jìn)電機(jī)也叫脈沖電機(jī)，包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（VR）、永磁式步進(jìn)電機(jī)（PM）、混合式步進(jìn)電機(jī)（HB）等。

　　（1）反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)：

　　也叫感應(yīng)式、磁滯式或磁阻式步進(jìn)電機(jī)。其定子和轉(zhuǎn)子均由軟磁材料制成，定子上均勻分布的大磁極上裝有多相勵(lì)磁繞組，定、轉(zhuǎn)子周邊均勻分布小齒和槽，通電后利用磁導(dǎo)的變化產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。一般為三、四、五、六相；可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出（消耗功率較大，電流最高可達(dá)20A，驅(qū)動(dòng)電壓較高）；步距角?。ㄗ钚】勺龅搅种欢龋?；斷電時(shí)無(wú)定位轉(zhuǎn)矩；電機(jī)內(nèi)阻尼較小，單步運(yùn)行（指脈沖頻率很低時(shí)）震蕩時(shí)間較長(zhǎng)；啟動(dòng)和運(yùn)行頻率較高。

　　（2）永磁式步進(jìn)電機(jī)：

　　通常電機(jī)轉(zhuǎn)子由永磁材料制成，軟磁材料制成的定子上有多相勵(lì)磁繞組，定、轉(zhuǎn)子周邊沒(méi)有小齒和槽，通電后利用永磁體與定子電流磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。一般為兩相或四相；輸出轉(zhuǎn)矩?。ㄏ墓β瘦^小，電流一般小于2A，驅(qū)動(dòng)電壓12V）；步距角大（例如7.5度、15度、22.5度等）；斷電時(shí)具有一定的保持轉(zhuǎn)矩；啟動(dòng)和運(yùn)行頻率較低。

　?。?）混合式步進(jìn)電機(jī)：

　　也叫永磁反應(yīng)式、永磁感應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。其定子和四相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)沒(méi)有區(qū)別（但同一相的兩個(gè)磁極相對(duì)，且兩個(gè)磁極上繞組產(chǎn)生的N、S極性必須相同），轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜（轉(zhuǎn)子內(nèi)部為圓柱形永磁鐵，兩端外套軟磁材料，周邊有小齒和槽）。一般為兩相或四相；須供給正負(fù)脈沖信號(hào)；輸出轉(zhuǎn)矩較永磁式大（消耗功率相對(duì)較?。?；步距角較永磁式小（一般為1.8度）；斷電時(shí)無(wú)定位轉(zhuǎn)矩；啟動(dòng)和運(yùn)行頻率較高；是目前發(fā)展較快的一種步進(jìn)電機(jī)。

　　6、步進(jìn)電機(jī)按工作方式分類(lèi)：可分為功率式和伺服式兩種。

　?。?）功率式：輸出轉(zhuǎn)矩較大，能直接帶動(dòng)較大負(fù)載（一般使用反應(yīng)式、混合式步進(jìn)電機(jī)）。

　?。?）伺服式：輸出轉(zhuǎn)矩較小，只能帶動(dòng)較小負(fù)載（一般使用永磁式、混合式步進(jìn)電機(jī)）。

　　7、步進(jìn)電機(jī)的選擇：

　　（1）首先選擇類(lèi)型，其次是具體的品種與型號(hào)。

　?。?）反應(yīng)式、永磁式和混合式三種步進(jìn)電機(jī)的性能指標(biāo)、外形尺寸、安裝方法、脈沖電源種類(lèi)和控制電路等都不同，價(jià)格差異也很大，選擇時(shí)應(yīng)綜合考慮。

　?。?）具有控制集成電路的步進(jìn)電機(jī)應(yīng)優(yōu)先考慮。

　　8、步進(jìn)電機(jī)的基本參數(shù)：

　　（1）電機(jī)固有步距角：

　　它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)步進(jìn)脈沖信號(hào)，電機(jī)所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。電機(jī)出廠時(shí)給出了一個(gè)步距角的值，如STP-59D5026型電機(jī)給出的值為0.9°/1.8°（表示半步工作時(shí)為0.9°、整步工作時(shí)為1.8°），這個(gè)步距角可以稱(chēng)之為‘電機(jī)固有步距角’，它不一定是電機(jī)工作時(shí)的實(shí)際步距角，實(shí)際步距角和驅(qū)動(dòng)器有關(guān)。

　?。?）步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)：

　　是指電機(jī)內(nèi)部的線圈組數(shù)，目前常用的有二相、三相、四相、五相步進(jìn)電機(jī)。電機(jī)相數(shù)不同，其步距角也不同，一般二相電機(jī)的步距角為0.9°/1.8°、三相的為0.75°/1.5°、五相的為0.36°/0.72°。步進(jìn)電機(jī)增加相數(shù)能提高性能，但步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)電源都會(huì)更復(fù)雜，成本也會(huì)增加。

　?。?）保持轉(zhuǎn)矩（HOLDINGTORQUE）：

　　也叫最大靜轉(zhuǎn)矩，是在額定靜態(tài)電流下施加在已通電的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上而不產(chǎn)生連續(xù)旋轉(zhuǎn)的最大轉(zhuǎn)矩。它是步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一，通常步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一。比如，當(dāng)人們說(shuō)2N.m的步進(jìn)電機(jī)，在沒(méi)有特殊說(shuō)明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為2N.m的步進(jìn)電機(jī)。

　　（4）步距精度：

　　可以用定位誤差來(lái)表示，也可以用步距角誤差來(lái)表示。

　?。?）矩角特性：

　　步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子離開(kāi)平衡位置后所具有的恢復(fù)轉(zhuǎn)矩，隨著轉(zhuǎn)角的偏移而變化。步進(jìn)電機(jī)靜轉(zhuǎn)矩與失調(diào)角的關(guān)系稱(chēng)為矩角特性。

　?。?）靜態(tài)溫升：

　　指電機(jī)靜止不動(dòng)時(shí)，按規(guī)定的運(yùn)行方式中最多的相數(shù)通以額定靜態(tài)電流，達(dá)到穩(wěn)定的熱平衡狀態(tài)時(shí)的溫升。

　?。?）動(dòng)態(tài)溫升：

　　電機(jī)在某一頻率下空載運(yùn)行，按規(guī)定的運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行工作，運(yùn)行時(shí)間結(jié)束后電機(jī)所達(dá)到的溫升叫動(dòng)態(tài)溫升。

　?。?）轉(zhuǎn)矩特性：

　　它表示電機(jī)轉(zhuǎn)矩和單相通電時(shí)勵(lì)磁電流的關(guān)系。

　　（9）啟動(dòng)矩頻特性：

　　啟動(dòng)頻率與負(fù)載轉(zhuǎn)矩的關(guān)系稱(chēng)為啟動(dòng)矩頻特性。

　　（10）運(yùn)行矩頻特性/慣頻特性：略

　?。?1）升降頻時(shí)間：

　　指電機(jī)從啟動(dòng)頻率升到最高運(yùn)行頻率或從最高運(yùn)行頻率降到啟動(dòng)頻率所需的時(shí)間。

　?。?2）DETENTTORQUE：

　　是指步進(jìn)電機(jī)沒(méi)有通電的情況下，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。DETENTTORQUE在國(guó)內(nèi)沒(méi)有統(tǒng)一的翻譯方式，容易產(chǎn)生誤解；反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子不是永磁材料，所以它沒(méi)有DETENTTORQUE。

　　9、步進(jìn)電機(jī)的一些特點(diǎn)：

　?。?）步進(jìn)電機(jī)沒(méi)有積累誤差：一般步進(jìn)電機(jī)的精度為實(shí)際步距角的百分之三到五，且不累積。

　　（2）步進(jìn)電機(jī)在工作時(shí)，脈沖信號(hào)按一定順序輪流加到各相繞組上（由驅(qū)動(dòng)器內(nèi)的環(huán)形分配器控制繞組通斷電的方式）。

　?。?）即使是同一臺(tái)步進(jìn)電機(jī)，在使用不同驅(qū)動(dòng)方案時(shí)，其矩頻特性也相差很大。

　?。?）步進(jìn)電機(jī)與其它電動(dòng)機(jī)不同，其標(biāo)稱(chēng)額定電壓和額定電流只是參考值；又因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)是以脈沖方式供電，電源電壓是其最高電壓，而不是平均電壓，所以，步進(jìn)電機(jī)可以超出其額定值范圍工作。但選擇時(shí)不應(yīng)偏離額定值太遠(yuǎn)。

　　（5）步進(jìn)電機(jī)外表允許的最高溫度：步進(jìn)電機(jī)溫度過(guò)高首先會(huì)使電機(jī)的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步，因此電機(jī)外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機(jī)磁性材料的退磁點(diǎn)；一般來(lái)講，磁性材料的退磁點(diǎn)都在攝氏130度以上，有的甚至高達(dá)攝氏200度以上，所以步進(jìn)電機(jī)外表溫度在攝氏80-90度完全正常。

　?。?）步進(jìn)電機(jī)的力矩會(huì)隨轉(zhuǎn)速的升高而下降：當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)各相繞組的電感將形成一個(gè)反向電動(dòng)勢(shì)；頻率越高，反向電動(dòng)勢(shì)越大。在它的作用下，電機(jī)隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降。

　?。?）步進(jìn)電機(jī)低速時(shí)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn),但若高于一定頻率就無(wú)法啟動(dòng),并伴有嘯叫聲。

　　步進(jìn)電機(jī)有一個(gè)技術(shù)參數(shù)：空載啟動(dòng)頻率，即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟動(dòng)的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機(jī)不能正常啟動(dòng)，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的情況下，啟動(dòng)頻率應(yīng)更低。如果要使電機(jī)達(dá)到高速轉(zhuǎn)動(dòng)，脈沖頻率應(yīng)該有加速過(guò)程，即啟動(dòng)頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)牡退偕礁咚伲?/div>

　?。?）四相混合式步進(jìn)電機(jī)一般由兩相驅(qū)動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)，因此，連接時(shí)可以采用串聯(lián)接法或并聯(lián)接法將四相電機(jī)接成兩相使用。串聯(lián)接法一般在電機(jī)轉(zhuǎn)速較低的場(chǎng)合使用，此時(shí)需要的驅(qū)動(dòng)器輸出電流為電機(jī)相電流的0.7倍，因而電機(jī)發(fā)熱?。徊⒙?lián)接法一般在電機(jī)轉(zhuǎn)速較高的場(chǎng)合使用（又稱(chēng)高速接法），所需要的驅(qū)動(dòng)器輸出電流為電機(jī)相電流的1.4倍，因而電機(jī)發(fā)熱較大。

　?。?）混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的供電電源電壓一般是一個(gè)較寬的范圍（比如IM483的供電電壓為12～48VDC），電源電壓通常根據(jù)電機(jī)的工作轉(zhuǎn)速和響應(yīng)要求來(lái)選擇。如果電機(jī)工作轉(zhuǎn)速較高或響應(yīng)要求較快，那么電壓取值也高，但注意電源電壓的紋波不能超過(guò)驅(qū)動(dòng)器的最大輸入電壓，否則可能損壞驅(qū)動(dòng)器。

　?。?0）供電電源電流一般根據(jù)驅(qū)動(dòng)器的輸出相電流I來(lái)確定。如果采用線性電源，電源電流一般可取I的1.1～1.3倍；如果采用開(kāi)關(guān)電源，電源電流一般可取I的1.5～2.0倍。

　?。?1）當(dāng)脫機(jī)信號(hào)FREE為低電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)器輸出到電機(jī)的電流被切斷，電機(jī)轉(zhuǎn)子處于自由狀態(tài)（脫機(jī)狀態(tài)）。在有些自動(dòng)化設(shè)備中，如果在驅(qū)動(dòng)器不斷電的情況下要求直接轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)軸（手動(dòng)方式），就可以將FREE信號(hào)置低，使電機(jī)脫機(jī)，進(jìn)行手動(dòng)操作或調(diào)節(jié)。手動(dòng)完成后，再將FREE信號(hào)置高，以繼續(xù)自動(dòng)控制。

　　（12）用簡(jiǎn)單的方法調(diào)整兩相步進(jìn)電機(jī)通電后的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，只需將電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器接線的A+和A-（或者B+和B-）對(duì)調(diào)即可。

　　10、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的一些特點(diǎn)：

　?。?）構(gòu)成步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的專(zhuān)用集成電路：

　　A、脈沖分配器集成電路：如三洋公司的PMM8713、PMM8723、PMM8714等。

　　B、包含脈沖分配器和電流斬波的控制器集成電路：如SGS公司的L297、L6506等。

　　C、只含功率驅(qū)動(dòng)（或包含電流控制、保護(hù)電路）的驅(qū)動(dòng)器集成電路：如日本新電元工業(yè)公司的MTD1110（四相斬波驅(qū)動(dòng)）和MTD2001（兩相、H橋、斬波驅(qū)動(dòng)）。

　　D、將脈沖分配器、功率驅(qū)動(dòng)、電流控制和保護(hù)電路都包括在內(nèi)的驅(qū)動(dòng)控制器集成電路，如東芝公司的TB6560AHQ、MOTOROLA公司的SAA1042（四相）和ALLEGRO公司的UCN5804（四相）等。

　?。?）“細(xì)分驅(qū)動(dòng)”概述：

　　概念：

　　將“電機(jī)固有步距角”細(xì)分成若干小步的驅(qū)動(dòng)方法，稱(chēng)為細(xì)分驅(qū)動(dòng)，細(xì)分是通過(guò)驅(qū)動(dòng)器精確控制步進(jìn)電機(jī)的相電流實(shí)現(xiàn)的，與電機(jī)本身無(wú)關(guān)。其原理是，讓定子通電相電流并不一次升到位，而斷電相電流并不一次降為0（繞組電流波形不再是近似方波，而是N級(jí)近似階梯波），則定子繞組電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)合力，會(huì)使轉(zhuǎn)子有N個(gè)新的平衡位置（形成N個(gè)步距角）。

　　最新技術(shù)發(fā)展：

　　國(guó)內(nèi)外對(duì)細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)的研究十分活躍，高性能的細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路，可以細(xì)分到上千甚至任意細(xì)分。目前已經(jīng)能夠做到通過(guò)復(fù)雜的計(jì)算使細(xì)分后的步距角均勻一致，大大提高了步進(jìn)電機(jī)的脈沖分辨率，減小或消除了震蕩、噪聲和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，使步進(jìn)電機(jī)更具有“類(lèi)伺服”特性。

　　對(duì)實(shí)際步距角的作用：在沒(méi)有細(xì)分驅(qū)動(dòng)器時(shí)，用戶(hù)主要靠選擇不同相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)來(lái)滿(mǎn)足自己對(duì)步距角的要求。如果使用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器，則用戶(hù)只需在驅(qū)動(dòng)器上改變細(xì)分?jǐn)?shù)，就可以大幅度改變實(shí)際步距角，步進(jìn)電機(jī)的‘相數(shù)’對(duì)改變實(shí)際步距角的作用幾乎可以忽略不計(jì)。

　　采用細(xì)分技術(shù)與步進(jìn)電機(jī)精度提高的關(guān)系：步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分技術(shù)實(shí)質(zhì)上是一種電子阻尼技術(shù)，其主要目的是減弱或消除步進(jìn)電機(jī)的低頻振動(dòng)，提高電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)精度只是細(xì)分技術(shù)的一個(gè)附帶功能。細(xì)分后電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)每一個(gè)脈沖的分辨率提高了，但運(yùn)轉(zhuǎn)精度能否達(dá)到或接近脈沖分辨率還取決于細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分電流控制精度等其它因素。不同廠家的細(xì)分驅(qū)動(dòng)器精度可能差別很大；細(xì)分?jǐn)?shù)越大精度越難控制。

　　真正的細(xì)分對(duì)驅(qū)動(dòng)器要有相當(dāng)高的技術(shù)要求和工藝要求，成本亦會(huì)較高。國(guó)內(nèi)有一些驅(qū)動(dòng)器采用對(duì)電機(jī)相電流進(jìn)行“平滑”處理來(lái)取代細(xì)分，屬于“假細(xì)分”，“平滑”并不產(chǎn)生微步，會(huì)引起電機(jī)力矩的下降。真正的細(xì)分控制不但不會(huì)引起電機(jī)力矩的下降，相反，力矩會(huì)有所增加。

　　生產(chǎn)廠家對(duì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的通俗表述如下：

　　步進(jìn)電機(jī)是一個(gè)把電脈沖轉(zhuǎn)換成離散的機(jī)械運(yùn)動(dòng)的裝置，與其匹配的驅(qū)動(dòng)器共同組成一個(gè)可控的步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，具有良好的數(shù)據(jù)控制特性。在接受來(lái)自控制器（PLC、單片機(jī)等可編程處理器）的工作指令（開(kāi)關(guān)脈沖信號(hào)）時(shí)，其驅(qū)動(dòng)器依據(jù)工作指令向定子繞組有序勵(lì)磁，使定子內(nèi)部建立一個(gè)實(shí)時(shí)響應(yīng)的脈動(dòng)的、非連貫性變化的磁場(chǎng)，并作用于周邊帶有很多小齒的轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即施加一個(gè)脈沖，馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)一步。在理想的情況下，其轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的速度、累計(jì)旋轉(zhuǎn)角度完全同步于控制器輸入的脈沖頻率及脈沖數(shù)，因而，只需在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)向步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)提供有效的工作指令，轉(zhuǎn)子將會(huì)被準(zhǔn)確地驅(qū)動(dòng)到設(shè)定的角度位置，在進(jìn)一步的工作指令到來(lái)之前，始終保持在該位置。

　　步進(jìn)電機(jī)的雙向驅(qū)動(dòng)、固有的剎車(chē)制動(dòng)性能、可適當(dāng)調(diào)整的輸出扭矩、功率控制、精確的位置度、高分辨率、良好的數(shù)字交互界面，且僅采用開(kāi)環(huán)控制即能達(dá)到良好的使用效果等是其顯著的優(yōu)勢(shì)。而且與伺服系統(tǒng)比較，其單位體積輸出功率大、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、無(wú)漂流及起動(dòng)峰涌現(xiàn)象、無(wú)位置累積誤差等良好優(yōu)點(diǎn)，是一種成本低廉的數(shù)字控制類(lèi)電機(jī)。

　　正由于具備以上固有的優(yōu)點(diǎn)，在眾多領(lǐng)域已奠定了其應(yīng)用地位，并被廣泛應(yīng)用于需要控制旋轉(zhuǎn)角度、速度、位置和同步性的諸多領(lǐng)域，如辦公室自動(dòng)化、安防、醫(yī)療設(shè)備，紡織品機(jī)器、舞臺(tái)燈光、販賣(mài)機(jī)與售票機(jī)，機(jī)械自動(dòng)化等。

　　選用步進(jìn)電機(jī)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

　　1、一般應(yīng)選用力矩比實(shí)際需要大百分之五十到百分之百的步進(jìn)電機(jī)，因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)不能過(guò)負(fù)載運(yùn)行，即便是瞬間過(guò)載都可能造成失步、停轉(zhuǎn)或不規(guī)則原地來(lái)回作動(dòng)。

　　2、上位控制器輸入的脈沖電流必須夠大（一般要>10mA），以確保光電耦合器穩(wěn)定導(dǎo)通，否則會(huì)導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)失步；如果輸入脈沖頻率過(guò)高，會(huì)因個(gè)別脈沖接收不到，導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)失步。

　　3、啟動(dòng)頻率不應(yīng)太高，應(yīng)在啟動(dòng)程序中設(shè)置加速過(guò)程，即從規(guī)定的啟動(dòng)頻率開(kāi)始，加速到設(shè)定頻率，否則就可能不穩(wěn)定，甚至處于惰態(tài)。

　　4、電機(jī)如果未固定好，造成強(qiáng)烈共振，也會(huì)導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)失步。

　　5、應(yīng)了解步進(jìn)電機(jī)的固有弱點(diǎn)：輸入脈沖頻率過(guò)高，易導(dǎo)致丟步；輸入脈沖頻率過(guò)低，易出現(xiàn)共振；轉(zhuǎn)速偏高時(shí)扭矩降低明顯。

　　6、應(yīng)了解最新型步進(jìn)電機(jī)的性能，必要時(shí)選用采用了最新控制技術(shù)的高級(jí)步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)，高級(jí)系統(tǒng)既可以使步進(jìn)電機(jī)在高速狀態(tài)下減少共振，還能運(yùn)用減少步進(jìn)電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)的技術(shù)，增加電機(jī)在高速狀態(tài)下的扭矩。

　　選用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

　　1、使用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器注意事項(xiàng)

　　1）電源電壓要合適（過(guò)壓可能造成驅(qū)動(dòng)模塊的損壞），直流輸入的+/-極性不得接錯(cuò)，驅(qū)動(dòng)控制器的電流設(shè)定值應(yīng)該合適（開(kāi)始時(shí)不要太大）；

　　2）控制信號(hào)線接牢靠，工業(yè)環(huán)境下應(yīng)考慮屏蔽問(wèn)題（如采用雙絞線）；

　　3）不要一開(kāi)始就把所有線全接上，可先進(jìn)行最基本系統(tǒng)的連接，確認(rèn)運(yùn)行良好后再完成全部連接。

　　4）必須事先確認(rèn)好接地端和浮空端。

　　5）剛開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，仔細(xì)觀察電機(jī)的聲音和溫升情況，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即停機(jī)調(diào)整。

　　2、一般步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器識(shí)別的最低脈沖脈寬和2細(xì)分下的最高接受頻率

　　一般識(shí)別的最低脈沖脈寬不少于2微秒，2細(xì)分下的最高接受頻率為40khz左右

　　3、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的一般故障現(xiàn)象

　　不工作，丟步（也許電機(jī)力不夠），時(shí)走時(shí)停，大小步，震動(dòng)大，抖動(dòng)明顯，亂轉(zhuǎn)，缺相等。

　　選用步進(jìn)電機(jī)控制器應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

　　1、步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)控制信號(hào)工作，控制信號(hào)由單片機(jī)（或其它如PLC等）產(chǎn)生。其基本原理作用如下：

　　(1)控制換相順序

　　通電換相這一過(guò)程稱(chēng)為脈沖分配。例如：三相步進(jìn)電機(jī)的三拍工作方式，其各相通電順序?yàn)锳-B-C－D,通電控制脈沖必須嚴(yán)格按照這一順序分別控制A,B,C，D相的通斷。

　　(2)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向

　　如果給定工作方式正序換相通電，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，如果按反序通電換相，則電機(jī)就反轉(zhuǎn)。

　　(3)控制步進(jìn)電機(jī)的速度

　　如果給步進(jìn)電機(jī)發(fā)一個(gè)控制脈沖，它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個(gè)脈沖，它會(huì)再轉(zhuǎn)一步。兩個(gè)脈沖的間隔越短，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)得越快。調(diào)整單片機(jī)發(fā)出的脈沖頻率，就可以對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。

　　2、PLC與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接線指南：

　　q0.0---->控制脈沖q0.2---->控制方向L+---->共陽(yáng)端L+與pul+、dir+相接

　　q0.0----->控制脈沖與pul-連接q0.2----->控制方向與dir-連接

　　注意脈沖和方向均串1k電阻

　　選用步進(jìn)馬達(dá)IC應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：

　　1、選用高集成度、技術(shù)成熟的最新馬達(dá)IC產(chǎn)品，有利于加快電子類(lèi)運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度，有利于降低產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的難度，有利于拓寬單一產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用范圍，有利于提高產(chǎn)品的性?xún)r(jià)比。

　　2、目前技術(shù)領(lǐng)先的高集成度馬達(dá)IC產(chǎn)品主要有，德國(guó)TRINAMIC運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品、東芝馬達(dá)IC產(chǎn)品等，這些廠家步進(jìn)馬達(dá)IC的共同特點(diǎn)是體積小、集成度高、運(yùn)行穩(wěn)定、性?xún)r(jià)比高、供貨渠道穩(wěn)定多元。

上一個(gè): 怎樣使用微型減速步進(jìn)電機(jī)的使用？

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