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