如何選取步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器

如何選取步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器1.負(fù)載分類(lèi)：（1）Tf力矩負(fù)載：Tf=G·r

G重物重量r半徑

（2）TJ慣性負(fù)載：J=M（R12+R22）/32（Kg·cm）M：質(zhì)量R1：外徑R2：內(nèi)徑TJ=J·dw/dtdw/dt為角加速度2.力矩曲線(xiàn)圖的說(shuō)明：力矩曲線(xiàn)圖是步進(jìn)電機(jī)輸出特性的重要表現(xiàn)，以下是我們對(duì)其中關(guān)鍵詞語(yǔ)的解釋。說(shuō)明：1.工作頻率點(diǎn)：表示步進(jìn)電機(jī)在該點(diǎn)的轉(zhuǎn)速值。單位：Hzn=Θ*Hz/（360*D）n轉(zhuǎn)/秒2.采用細(xì)分的驅(qū)動(dòng)方式，使原來(lái)1步完成的動(dòng)作分幾步完成，減少振動(dòng)，一般半步運(yùn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)的力矩比整步時(shí)少15%，采用正弦波電流控制時(shí)，力矩減小為30%。何為步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)是一種專(zhuān)門(mén)用于位置和速度精確控制的特種電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)的最大特點(diǎn)是其“數(shù)字性”，對(duì)于微電腦發(fā)過(guò)來(lái)的每一個(gè)脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)在其驅(qū)動(dòng)器的推動(dòng)下運(yùn)轉(zhuǎn)一個(gè)固定角度（簡(jiǎn)稱(chēng)一步），如下圖所示。如接收到一串脈沖步進(jìn)電機(jī)將連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)一段相應(yīng)距離。同時(shí)您可通過(guò)控制脈沖頻率，直接對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。由于步進(jìn)電機(jī)工作原理易學(xué)易用，成本低（相對(duì)于伺服）、電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器不易損壞，非常適合于微電腦和單片機(jī)控制，因此近年來(lái)在各行各業(yè)的控制設(shè)備中獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。步進(jìn)電機(jī)的種類(lèi)和特點(diǎn)步進(jìn)電機(jī)在構(gòu)造上有三種主要類(lèi)型：反應(yīng)式（VariableReluctance，VR）、永磁式（PermanentMagnet,PM）和混合式(HybridStepping,HS)。反應(yīng)式：定子上有繞組、轉(zhuǎn)子由軟磁材料組成。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、步距角小，可達(dá)1.2°、但動(dòng)態(tài)性能差、效率低、發(fā)熱大，可靠性難保證。永磁式：

永磁式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子用永磁材料制成，轉(zhuǎn)子的極數(shù)與定子的極數(shù)相同。其特點(diǎn)是動(dòng)態(tài)性能好、輸出力矩大，但這種電機(jī)精度差，步矩角大（一般為7.5°或15°）?；旌鲜剑?/p>

混合式步進(jìn)電機(jī)綜合了反應(yīng)式和永磁式的優(yōu)點(diǎn)，其定子上有多相繞組、轉(zhuǎn)子上采用永磁材料，轉(zhuǎn)子和定子上均有多個(gè)小齒以提高步矩精度。其特點(diǎn)是輸出力矩大、動(dòng)態(tài)性能好，步矩角小，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本相對(duì)較高。

按定子上繞組來(lái)分，共有二相、三相和五相等系列。最受歡迎的是兩相混合式步進(jìn)電機(jī)，約占97%以上的市場(chǎng)份額，其原因是性?xún)r(jià)比高，配上細(xì)分驅(qū)動(dòng)器后效果良好。該種電機(jī)的基本步矩角為1.8°/步，配上半步驅(qū)動(dòng)器后，步矩角減少為0.9°，配上細(xì)分驅(qū)動(dòng)器后其步矩角可細(xì)分達(dá)256倍（0.007°）。由于摩擦力和制造精度等原因，實(shí)際控制精度略低。同一步進(jìn)電機(jī)可配不同細(xì)分的驅(qū)動(dòng)器以改變精度和效果。怎樣選擇步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器

判斷需多大力矩：靜扭矩是選擇步進(jìn)電機(jī)的主要參數(shù)之一。負(fù)載大時(shí)，需采用大力矩電機(jī)。力矩指標(biāo)大時(shí)，電機(jī)外形也大。

判斷電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度：轉(zhuǎn)速要求高時(shí)，應(yīng)選相電流較大的電機(jī)，以增加功率輸入。且在選擇驅(qū)動(dòng)器時(shí)采用較高供電電壓。

選擇電機(jī)的安裝規(guī)格：如57，86，110等，主要與力矩要求有關(guān)。確定定位精度和振動(dòng)方面的要求情況：判斷是否需細(xì)分，需多少細(xì)分。

根據(jù)電機(jī)的電流、細(xì)分和供電電壓選擇驅(qū)動(dòng)器步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器是步進(jìn)系統(tǒng)中的核心組件之一。如下圖所示，它按照控制器發(fā)來(lái)的脈沖/方向指令（弱電信號(hào)）對(duì)電機(jī)線(xiàn)圈電流（強(qiáng)電）進(jìn)行控制，從而控制電機(jī)轉(zhuǎn)軸的位置和速度。雷賽驅(qū)動(dòng)器全部采用先進(jìn)的雙極恒流斬波方式對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器工作模式有三種基本的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式：整步、半步、細(xì)分。其主要區(qū)別在于電機(jī)線(xiàn)圈電流的控制精度（即激磁方式）。整步驅(qū)動(dòng)在整步運(yùn)行中，同一種步進(jìn)電機(jī)既可配整/半步驅(qū)動(dòng)器也可配細(xì)分驅(qū)動(dòng)器，但運(yùn)行效果不同。步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器按脈沖/方向指令對(duì)兩相步進(jìn)電機(jī)的兩個(gè)線(xiàn)圈循環(huán)激磁（即將線(xiàn)圈充電設(shè)定電流），這種驅(qū)動(dòng)方式的每個(gè)脈沖將使電機(jī)移動(dòng)一個(gè)基本步距角，即1.80度(標(biāo)準(zhǔn)兩相電機(jī)的一圈共有200個(gè)步距角)。半步驅(qū)動(dòng)在單相激磁時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)軸停至整步位置上，驅(qū)動(dòng)器收到下一脈沖后，如給另一相激磁且保持原來(lái)相繼處在激磁狀態(tài)，則電機(jī)轉(zhuǎn)軸將移動(dòng)半個(gè)步距角，停在相鄰兩個(gè)整步位置的中間。如此循環(huán)地對(duì)兩相線(xiàn)圈進(jìn)行單相然后雙相激磁步進(jìn)電機(jī)將以每個(gè)脈沖0.90度的半步方式轉(zhuǎn)動(dòng)。所有雷賽公司的整/半步驅(qū)動(dòng)器都可以執(zhí)行整步和半步驅(qū)動(dòng)，由驅(qū)動(dòng)器撥碼開(kāi)關(guān)的撥位進(jìn)行選擇。和整步方式相比，半步方式具有精度高一倍和低速運(yùn)行時(shí)振動(dòng)較小的優(yōu)點(diǎn)，所以實(shí)際使用整/半步驅(qū)動(dòng)器時(shí)一般選用半步模式。細(xì)分驅(qū)動(dòng)細(xì)分驅(qū)動(dòng)模式具有低速振動(dòng)極小和定位精度高兩大優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于有時(shí)需要低速運(yùn)行（即電機(jī)轉(zhuǎn)軸有時(shí)工作在60rpm以下）或定位精度要求小于0.90度的步進(jìn)應(yīng)用中，細(xì)分驅(qū)動(dòng)器獲得廣泛應(yīng)用。其基本原理是對(duì)電機(jī)的兩個(gè)線(xiàn)圈分別按正弦和余弦形的臺(tái)階進(jìn)行精密電流控制，從而使得一個(gè)步距角的距離分成若干個(gè)細(xì)分步完成。如上圖所示。例如十六細(xì)分的驅(qū)動(dòng)方式可使每圈200標(biāo)準(zhǔn)步的步進(jìn)電機(jī)達(dá)到每圈200*16=3200步的運(yùn)行精度（即0.1125°）選型原則

驅(qū)動(dòng)器的電流：電流是判斷驅(qū)動(dòng)器能力的大小，是選擇驅(qū)動(dòng)器的重要指標(biāo)之一，通常驅(qū)動(dòng)器的最大電流要略大于電機(jī)標(biāo)稱(chēng)電流，通常驅(qū)動(dòng)器有2.0A、3.5A、6.0A、8.0A等規(guī)格。

驅(qū)動(dòng)器供電電壓：供電電壓是判斷驅(qū)動(dòng)器升速能力的標(biāo)志，常規(guī)電壓供給有：24VDC、40VDC、80VDC、110VAC等。

驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分：細(xì)分是控制精度的標(biāo)志，通過(guò)增大細(xì)分能改善精度。細(xì)分能增加電機(jī)平穩(wěn)性，通常步進(jìn)電機(jī)都有低頻振動(dòng)的特點(diǎn)，通過(guò)加大細(xì)分可以改善，使電機(jī)運(yùn)行非常平穩(wěn)控制信號(hào)接口說(shuō)明差分式接口：多數(shù)雷賽驅(qū)動(dòng)器采用差分式接口電路，內(nèi)置高速光電耦合器，允許接收長(zhǎng)線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器，集電極開(kāi)路和PNP輸出電路的信號(hào)，可適配各種控制器接口，