步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器課件

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)學(xué)生：周寧指導(dǎo)老師：吳海彬?qū)I(yè)：測(cè)試計(jì)量技術(shù)及儀器步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)學(xué)生：周寧1目錄1、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其工作原理介紹2、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的主要工作原理3、恒壓與恒流驅(qū)動(dòng)4、節(jié)拍、步距角、細(xì)分5、單極與雙極驅(qū)動(dòng)6、驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品的使用方法目錄1、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其工作原理介紹21、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)介紹步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器ppt課件31.1、介紹步進(jìn)電動(dòng)機(jī)屬于斷續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的同步發(fā)動(dòng)機(jī)。它將輸入的脈沖信號(hào)變換為階躍的角位移或直線位移，也就是給一個(gè)脈沖信號(hào)，電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)一個(gè)角度或者前進(jìn)一步，因此這種電動(dòng)機(jī)叫步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。因?yàn)樗斎氲募炔皇钦医涣?，也不是恒定直流，而是脈沖電流，所以又叫做脈沖電動(dòng)機(jī)。它是數(shù)字控制系統(tǒng)中的一種重要的執(zhí)行元件，主要用于開環(huán)控制系統(tǒng)，也可用于閉環(huán)系統(tǒng)。1.1、介紹步進(jìn)電動(dòng)機(jī)屬于斷續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的同步發(fā)動(dòng)機(jī)。它將輸入的脈41.2、內(nèi)部結(jié)構(gòu)1.2、內(nèi)部結(jié)構(gòu)51.3、步進(jìn)電機(jī)工作特性1、來一個(gè)脈沖，轉(zhuǎn)一個(gè)步距角。2、控制脈沖頻率，可控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。3、改變脈沖順序，改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向。4、角位移量或線位移量與電脈沖數(shù)成正比5、誤差不累積，一般為步距角的3%-5%1.3、步進(jìn)電機(jī)工作特性1、來一個(gè)脈沖，轉(zhuǎn)一個(gè)步距角。62、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)介紹步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器ppt課件72.1、步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)是直流電驅(qū)動(dòng)的同步電機(jī)，它不能直接由直流電源來驅(qū)動(dòng)，需要配置步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器才能運(yùn)行。2.1、步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)是直流電驅(qū)動(dòng)的同步電機(jī)，它不82.2、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器原理圖步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器：是一種能使步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的功率放大器，能把控制器發(fā)來的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比，所以控制脈沖頻率就可以精準(zhǔn)的調(diào)速，控制脈沖數(shù)就可以精準(zhǔn)定位。2.2、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器原理圖步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器：是一種能使步進(jìn)電92.3、環(huán)形分配器、功率放大器環(huán)形分配器：將來自控制電路的一系列脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成控制步進(jìn)電機(jī)定子繞組通、斷電的電平信號(hào)，并按一定的規(guī)律分配給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的各項(xiàng)輸入端。環(huán)形分配器的輸出既是周期的，又是可逆的。功率放大器：將環(huán)形分配器輸出的mA級(jí)電流進(jìn)行功率放大，一般由前置放大器和功率放大器組成。2.3、環(huán)形分配器、功率放大器環(huán)形分配器：將來自控制電路的一103、恒流驅(qū)動(dòng)與恒壓驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器ppt課件11步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部的繞組是一個(gè)感性負(fù)載，采用恒壓源供電時(shí)，電流的建立過程較長(zhǎng)，也就是說力矩的建立過程較長(zhǎng)，這就限制了最高轉(zhuǎn)速，因此在轉(zhuǎn)速要求不高的情況下可用恒壓源供電；為了使步進(jìn)電機(jī)能快速反應(yīng)，有的線路采取雙電源供電，就是把一個(gè)供電過程分成兩個(gè)階段，先加較高的電壓，以便快速建立電流，當(dāng)電流達(dá)到預(yù)定值，再切換為較低的電壓；當(dāng)然也可采用恒流源供電，但這個(gè)恒流源不是普通的恒流源，而是針對(duì)該步進(jìn)電機(jī)專門設(shè)計(jì)的，最大輸出電壓符合電機(jī)允許的最高電壓，電流也符合電機(jī)的正常工作電流。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部的繞組是一個(gè)感性負(fù)載，采用恒壓源供電123.1、恒電壓驅(qū)動(dòng)

3.1、恒電壓驅(qū)動(dòng)

133.1.1、使用外加電阻的驅(qū)動(dòng)

3.1.1、使用外加電阻的驅(qū)動(dòng)

143.1.2、無外加電阻驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)只有運(yùn)行在低速下，才不需要外加電阻，線圈直接用電源電壓外加功率半導(dǎo)體作恒壓驅(qū)動(dòng)，此時(shí)步進(jìn)電機(jī)的線圈導(dǎo)線半徑較細(xì)，匝數(shù)較多，電阻值較大。此方法多用于小電流低速驅(qū)動(dòng)方式。3.1.2、無外加電阻驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)只有運(yùn)行在低速下，才不需要153.1.3、步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源

（a）單一電壓型驅(qū)動(dòng)電源3.1.3、步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源

（a）單一電壓型驅(qū)動(dòng)電源163.1.3、步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源（b）高、低壓切換型驅(qū)動(dòng)電源

3.1.3、步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源（b）高、低壓切換型驅(qū)動(dòng)電源

173.2、恒電流斬波器驅(qū)動(dòng)

（a）恒電流斬波器驅(qū)動(dòng)原理3.2、恒電流斬波器驅(qū)動(dòng)

（a）恒電流斬波器驅(qū)動(dòng)原理183.2、恒電流斬波器驅(qū)動(dòng)（b）恒電流斬波器驅(qū)動(dòng)電路圖（a）恒電流斬波器驅(qū)動(dòng)原理3.2、恒電流斬波器驅(qū)動(dòng)（b）恒電流斬波器驅(qū)動(dòng)電路圖（a）恒194、節(jié)拍、步距角、細(xì)分驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器ppt課件20電機(jī)主要性能指標(biāo)相數(shù)：是指電機(jī)內(nèi)部的線圈組數(shù)，目前常用的有兩相、三相、五相步進(jìn)電機(jī)。拍數(shù)：完成一個(gè)磁場(chǎng)周期性變化所需脈沖數(shù)。步距角：對(duì)應(yīng)一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移。電機(jī)主要性能指標(biāo)相數(shù)：是指電機(jī)內(nèi)部的線圈組數(shù)，目前常用的有兩21節(jié)拍單相輪流通電（M相單M拍）順時(shí)針輪回ABCA

逆時(shí)針輪回ACBA雙相輪流通電（M相雙M拍）

順時(shí)針輪回ABBCCAAB

逆時(shí)針輪回ACCBBAAC單雙相輪流通電（M相2M拍）

順時(shí)針輪回AABBBCCCAA

逆時(shí)針輪回AACCCBBBAA節(jié)拍單相輪流通電（M相單M拍）223相單3拍——兩轉(zhuǎn)子齒

3相單3拍——兩轉(zhuǎn)子齒

233相單3拍——兩轉(zhuǎn)子齒

3相單3拍——兩轉(zhuǎn)子齒

243相雙3拍——兩轉(zhuǎn)子齒

3相雙3拍——兩轉(zhuǎn)子齒

253相雙3拍——兩轉(zhuǎn)子齒

3相雙3拍——兩轉(zhuǎn)子齒

263相6拍——兩轉(zhuǎn)子齒

3相6拍——兩轉(zhuǎn)子齒

273相6拍——兩轉(zhuǎn)子齒

3相6拍——兩轉(zhuǎn)子齒

283相單3拍——兩轉(zhuǎn)子齒和四轉(zhuǎn)子齒

3相單3拍——兩轉(zhuǎn)子齒和四轉(zhuǎn)子齒

29步距角

步距角

30細(xì)分驅(qū)動(dòng)細(xì)分驅(qū)動(dòng)：細(xì)分步進(jìn)驅(qū)動(dòng)是將全步進(jìn)驅(qū)動(dòng)時(shí)的步距角個(gè)相的電流以階梯狀n步逐漸增加，使吸引轉(zhuǎn)子的力慢慢改變，每次轉(zhuǎn)子在該力的平衡點(diǎn)靜止，全步距角作n個(gè)細(xì)分，可使轉(zhuǎn)子的運(yùn)轉(zhuǎn)效果光滑。優(yōu)點(diǎn)：采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)可以大大提高步進(jìn)電機(jī)的步距分辨率，減少轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，避免低頻共振以及降低運(yùn)行噪聲。（a）4細(xì)分微步進(jìn)的電流波形細(xì)分驅(qū)動(dòng)細(xì)分驅(qū)動(dòng)：細(xì)分步進(jìn)驅(qū)動(dòng)是將全步進(jìn)驅(qū)動(dòng)時(shí)的步距角個(gè)相的31細(xì)分驅(qū)動(dòng)（a）4細(xì)分微步進(jìn)的電流波形（b）4細(xì)分微步進(jìn)的轉(zhuǎn)子步進(jìn)細(xì)分驅(qū)動(dòng)（a）4細(xì)分微步進(jìn)的電流波形（b）4細(xì)分微步進(jìn)的轉(zhuǎn)子32細(xì)分驅(qū)動(dòng)

細(xì)分驅(qū)動(dòng)

333相單3拍定子通電順序：3相單3拍定子通電順序：34定子磁極極性切換步進(jìn)電機(jī)定子磁極吸引轉(zhuǎn)子時(shí)，由于轉(zhuǎn)子磁極為永久磁極，有磁化的N極和S極，不論定子繞組激磁所產(chǎn)生極性為N極還是S極均會(huì)產(chǎn)生吸引力。定子磁極激磁為N極時(shí)，吸引S極性轉(zhuǎn)子磁極，激磁S極性的定子磁極會(huì)吸引轉(zhuǎn)子的N磁極。因此，定子磁極需要極性的切換。定子磁極極性切換步進(jìn)電機(jī)定子磁極吸引轉(zhuǎn)子時(shí)，由于轉(zhuǎn)子磁極為永355、單極與雙極驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器ppt課件365、單極驅(qū)動(dòng)與雙極驅(qū)動(dòng)單極性方式：磁極上繞有兩個(gè)線圈組成雙線圈，一個(gè)線圈直流通電產(chǎn)生的極性，與另一個(gè)線圈直流通電產(chǎn)生的極性相反，此為單極性方式。雙極性方式：激磁定子磁極的線圈為單線圈繞組，磁極正反切換，則電流需要正反向流（a）單極與雙極繞組5、單極驅(qū)動(dòng)與雙極驅(qū)動(dòng)單極性方式：（a）單極與雙極繞組37步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)(b)單極與雙極電路與電壓波形

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)(b)單極與雙極電路與電壓波形

386、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的使用方法步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器ppt課件396.1、驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品接線方式共陰極接線共陽極接線差分方式接線法6.1、驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品接線方式共陰極接線406.2、電路圖共陽極接線共陰極接線6.2、電路圖共陽極接線共陰極接線