步進(jìn)電機(jī)的主要應(yīng)用是什么(四個(gè)步進(jìn)電機(jī)的電路圖)
- 發(fā)布時(shí)間:??2021-05-24
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步進(jìn)電機(jī)主要運(yùn)用場合
目前電腦繡花機(jī)使用的步進(jìn)電機(jī)大多為三相混合式步進(jìn)電機(jī),采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)可以大大提高步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行質(zhì)量,減小轉(zhuǎn)矩波動(dòng),抑制振蕩,降低噪聲,提高步進(jìn)分辨率。
一、步進(jìn)電機(jī)主要用在一些有定位要求的場合,比如:線切割的拖臺(tái)、植毛機(jī)的臺(tái)(孔定位)、包裝機(jī)(定長),基本都用在涉及定位的場合。
二是廣泛應(yīng)用于ATM機(jī)、噴墨打印機(jī)、雕刻機(jī)、照片機(jī)、噴涂設(shè)備、醫(yī)療儀器設(shè)備、計(jì)算機(jī)外設(shè)及海量存儲(chǔ)設(shè)備、精密儀器、工業(yè)控制系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化、機(jī)器人等領(lǐng)域,特別適合要求運(yùn)行穩(wěn)定、噪音低、響應(yīng)快、使用壽命長、輸出扭矩大的應(yīng)用。
第三,步進(jìn)電機(jī)廣泛應(yīng)用于紡織機(jī)械和設(shè)備,如電腦刺繡機(jī)。這些步進(jìn)電機(jī)具有保持轉(zhuǎn)矩低、響應(yīng)速度快、運(yùn)行噪音低、運(yùn)行穩(wěn)定、控制性能好、整機(jī)成本低等特點(diǎn)。
步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用注意事項(xiàng)
1.步進(jìn)電機(jī)用于低速場合——每分鐘轉(zhuǎn)速不超過1000轉(zhuǎn)(0.9度時(shí)為6666PPS),好在1000-3000 PPS(0.9度)之間使用。可以通過減速器使其在這里工作,此時(shí)電機(jī)工作效率高,噪音低。
2.步進(jìn)電機(jī)好不要使用全步進(jìn)狀態(tài),振動(dòng)大。
3.由于歷史原因,只有標(biāo)稱12V電壓的電機(jī)使用12V,其他電機(jī)的電壓值不是驅(qū)動(dòng)電壓伏特值,所以驅(qū)動(dòng)電壓可以根據(jù)司機(jī)選擇(建議:57BYG使用DC 24V-36V,86BYG使用DC 50V,110BYG使用DC 80V更高)。當(dāng)然,除了12v恒壓驅(qū)動(dòng)外,12V電壓也可以使用其他驅(qū)動(dòng)電源,但要考慮溫升。
4.對(duì)于大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的負(fù)載,應(yīng)選擇大框架尺寸的電機(jī)。
5.當(dāng)電機(jī)處于高速或大慣性負(fù)載時(shí),一般不以工作轉(zhuǎn)速啟動(dòng),而是逐漸增加頻率和速度。,電機(jī)不失步。二是可以降低噪音,提高停車定位精度。
6.精度高的時(shí)候要通過機(jī)械減速,提高電機(jī)轉(zhuǎn)速,或者采用高細(xì)分?jǐn)?shù)的驅(qū)動(dòng)器來解決,或者可以采用5相電機(jī),但是整個(gè)系統(tǒng)價(jià)格昂貴,廠家少,已經(jīng)淘汰了就是外行人的說法了。
7.電機(jī)不應(yīng)在振動(dòng)區(qū)域工作。如有必要,可以通過改變電壓和電流或增加一些阻尼來解決。
8.電機(jī)在600PPS(0.9度)以下工作時(shí),應(yīng)采用小電流、大電感、低電壓驅(qū)動(dòng)。
9.應(yīng)遵循開車前選擇電機(jī)的原則。
四款步進(jìn)電機(jī)電路圖
電路圖一:
步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與51單片機(jī)的連接電路圖如上;
步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)必須是脈沖信號(hào)!旋轉(zhuǎn)速度與脈沖頻率成比例,
這個(gè)步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角度是7.5度。完成360度轉(zhuǎn)彎需要48個(gè)脈沖(上圖用6腳端子代替步進(jìn)電機(jī))。
a組(即上圖步進(jìn)電機(jī)第三針)線圈對(duì)應(yīng)P2.4;
b組(即上圖步進(jìn)電機(jī)第四針)線圈對(duì)應(yīng)P2.5;
c組線圈(即上圖步進(jìn)電機(jī)第五針)對(duì)應(yīng)P2.6;
d組(即上圖步進(jìn)電機(jī)第六針)線圈對(duì)應(yīng)P2.7;
遠(yuǎn)期訂單:AB組- BC組- CD組-
-DA組(即一個(gè)脈沖,正轉(zhuǎn)7.5度)。
電路圖二:
步進(jìn)電機(jī)具有快速啟停、精確定位的特點(diǎn),在數(shù)字控制領(lǐng)域經(jīng)常使用步進(jìn)電機(jī)作為位置控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。步進(jìn)電機(jī)在快速運(yùn)行中,要求驅(qū)動(dòng)電路提供給步進(jìn)電機(jī)繞組的驅(qū)動(dòng)電流盡可能地接近其技術(shù)指標(biāo)要求的數(shù)值,以產(chǎn)生足夠的轉(zhuǎn)矩。由于步進(jìn)電機(jī)是感性負(fù)載,當(dāng)運(yùn)行速度提高后要提高繞組的工作電流,必須提高電源電壓。實(shí)際應(yīng)用中,常采用的控制方式是高低壓恒流斬波控制。在筆者給西北軸承廠改造磨床的過程中,設(shè)計(jì)了一種實(shí)用的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路,它可以驅(qū)動(dòng)75BF003-130BF003四種型號(hào)的三相六拍反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī),高運(yùn)行頻率每分鐘15000步。該電路除具有恒流斬波的特性外,還具有過流保護(hù)和超溫保護(hù)的功能。
路(圖1)由速度判別電路,過流超溫檢測(cè)電路,A、B、C相驅(qū)動(dòng)電路和電源組成。在該電路中,有單片機(jī)輸出的A相驅(qū)動(dòng)信號(hào)(PA)、B相驅(qū)動(dòng)信號(hào)(PB)、C相驅(qū)動(dòng)信號(hào)(PC)和鎖相驅(qū)動(dòng)信號(hào)(L),均為低電平有效。驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的高壓電源采用AC70V整流濾波后供給,鎖相電源采用AC4.5V半波整流后供給。另外,電路還需要的+12V和+5V直流電壓采用對(duì)AC10V和AC5V經(jīng)過二極管整流濾波后獲得,數(shù)字電路所需要的電源通過板間接口J401由主機(jī)提供。 2各部分電路介紹 2.1速度判別電路 速度判別電路的核心是一片可重觸發(fā)單穩(wěn)CD4538(圖2)。當(dāng)單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行時(shí),首先將鎖相驅(qū)動(dòng)信號(hào)L置為高電電平,隨后PA、PB、PC按照A→AB→B→BC→C→CA→A(或AC→C→BC→B→AB→A→AC)的順序依次輪流出現(xiàn)低電平,從而驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)一步一步地運(yùn)行。由于在運(yùn)行過程中,PA、PB和Pc信號(hào)至少有一個(gè)會(huì)出現(xiàn)跳變(上升沿或下降沿),而這種跳變經(jīng)過由電阻和電容(如R470、C411、R471、R490和D431等)組成的微分電路變成一個(gè)負(fù)脈沖加到8輸入端與非門U409的輸入端,進(jìn)而在其輸出端產(chǎn)生一個(gè)正脈沖觸發(fā)單穩(wěn)U408A;U408A的輸出Q與鎖相驅(qū)動(dòng)信號(hào)L經(jīng)過由鍺開關(guān)二極管D473、D474構(gòu)成的與門去控制A、B、C三相驅(qū)動(dòng)電路的斬波電路。由于U408A的暫態(tài)時(shí)間大約是1S,因此當(dāng)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行速度低于每秒鐘l步時(shí),速度判別電路先輸出約1S的高電平,使各相驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行約1S的恒流斬波動(dòng)作,使步進(jìn)電機(jī)迅速到位,隨后轉(zhuǎn)到鎖相狀態(tài)(步進(jìn)電機(jī)各相的電流降到其工作電流的大約一半),以降低步進(jìn)電機(jī)的功耗。
電路圖三:
圖4 四相步進(jìn)電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)電路
LM331的輸出頻率和輸入電壓存在如下關(guān)系:f0=Vi/(IRt1RL),其中t1由外接的定時(shí)元件Rt和Ct決定,t1=1.1RtCt,IR由內(nèi)部精密電流源提供,IR=1.9V/RS。故f0=ViRS/(2.09RtRLCt)。RS為可調(diào)電阻,它的作用是調(diào)整LM331的增益偏差。Ct為濾波電容,一般為 0.01~0.1μF,在濾波效果較好的情況下,可使用1μF的電容。為了提高精度和穩(wěn)定度,組容元件選用低溫度系數(shù)的器件。應(yīng)用舉例用PMM8713步進(jìn)電機(jī)環(huán)形分配器與SI7300A步進(jìn)電機(jī)功率放大器設(shè)計(jì)了一個(gè)四相步進(jìn)電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)電路,PMM8713采取單脈沖輸入、1-2相勵(lì)磁方式,電路如圖5所示。圖中PD控制端為SI7300A的輸入電流I0調(diào)節(jié)端,可懸空或接高電平,接高電平時(shí)可適當(dāng)提高SI7300A的輸出電流I0,在本應(yīng)用系統(tǒng)中懸空使用。圖中PMM8713的時(shí)鐘脈沖輸入信號(hào)由LM331(V/F)輸出,方向控制信號(hào)和步進(jìn)電機(jī)的起停信號(hào)由窗口比較電路給出。
電路圖四:
介紹了BYG通用系列二相步進(jìn)電機(jī)常采用的的單極性和雙極性2種驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì),從原理上體現(xiàn)了二相步進(jìn)電機(jī)的控制方法,增加了步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)的靈活性。二相步進(jìn)電機(jī)的單極性和雙極性2種驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)都采用了一片可在線編程的單片機(jī)AT89S52作為控制器,由達(dá)林頓功率管TIP142組成的電路作為驅(qū)動(dòng)器,電路結(jié)構(gòu)簡單,設(shè)計(jì)思路清晰。
單極性驅(qū)動(dòng)電路圖
雙極性驅(qū)動(dòng)電路圖
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