步进电机

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步进电机是一种用电脉冲信号进行控制,并将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的控制电机。它每接收一个电脉冲,转子就转过一角度 ,称为步距角。由于这种电机的转动是断续地一步步进行的,所以被称为步进电动机。  步机电机的脉冲信号,一般由环形分配器和功率放大器两部分组成的驱动器提供,并由它确定输入脉冲的个数、频率、分配到各控制绕组的次序以及同时输入控制绕组的数目。

步进电机的种类

步进电机的种类

步进电机的系统结构

步进电机的系统结构

步进电机的控制

  一、步进电机闭环控制系统

  开环控制步进电机驱动系统的输入脉冲不依赖于转子的位置,而事先按照一定规律给定。缺点是电机输出转矩加速度在很大程度上取决于驱动源和控制方式。对不同电机或同种电机而不同的负载,很难找到通用的加减速规律,因此,提高步进电机的性能指标受到限制。

  闭环控制是直接或间接地检测转子的位置和速度,并通过反馈和适当的处理,自动给出驱动的脉冲串。用闭环控制可获得更加精确的位置控制和较高、较平稳的转速,且可在步进电机的其它领域内获得更大的通用性。

  步进电机的输出转矩是励磁电流和失调角的函数。为获得高输出转矩,必考虑电流的变大和失调角的大小,这对开环控制很难实现。

  步进电机闭环控制方案主要有核步法、时间延迟法、无位置传感器的闭环控制系统等。

  用光电脉冲编码器作位置检测元件的闭环控制原理如下图。其中编码器的分辨率必须与步进电机步距角匹配。编码器直接反映参数切换角,但编码器相对于电机位置固定。因此,发出相切换的信号一定,只能是一种固定的切换角数值。用时间延迟法,可获不同的切换角,使电机产生不同的平均转矩,得到不同的转速。

步进电机的控制

  二、步进电机的PLC控制

  PLC作为控制器对机床电气控制系统的改造越来越突出,其主要部分是对数控机床的典型执行元件步进电机的控制。利用PLC控制步进电动机,其脉冲分配可以由软件进行设计,还可以由硬件来组成。

步进电机的控制

步进电机的控制要点

  1、控制步进电机,就是要按一定的工作方式按一定的顺序改变通电状态(步距角,方向,转子轴上的输出转矩)。

  2、控制步进电机的转速,就是控制两个相邻通电状态之间的时间间隔。

  3、要步进电机走多少步,就是要改变多少次通电状态。

  4、不改变通电状态,步进电机就处于静止状态,此时功耗也最大,输出转矩也最大。

步进电机的应用

  1、工业生产过程控制:执行元件(增量PID)。

  2、数字程序控制:各座标方向的驱动电机(数控车床、数控铣床、数控加工中心、数字绘图仪等)。

  3、计算机外部设备:磁盘驱动器寻道电机,打印机打印头驱动电机。

 
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