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相關(guān)知識

折疊步進(jìn)電機精度

一般步進(jìn)電機的精度為步進(jìn)角的3-5%，且不累積。

折疊外表溫度允許值

步進(jìn)電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步，因此電機外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機磁性材料的退磁點；一般來講，磁性材料的退磁點都在130攝

氏度以上，有的甚至高達(dá)200攝氏度以上，所以步進(jìn)電機外表溫度在80-90攝氏度完全正常。

折疊力矩與轉(zhuǎn)速成反比

當(dāng)步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻率越高，反向電動勢越大。在它的作用下，電機隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降。

為什么步進(jìn)電機脈沖頻率高于一定值就無法啟動  

步進(jìn)電機有一個技術(shù)參數(shù)：空載啟動頻率，即步進(jìn)電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機不能正常啟動，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的情況下，啟動

頻率應(yīng)更低。如果要使電機達(dá)到高速轉(zhuǎn)動，脈沖頻率應(yīng)該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機轉(zhuǎn)速從低速升到高速）。



折疊減輕振動和噪聲的方法

步進(jìn)電機低速轉(zhuǎn)動時振動和噪聲大是其固有的缺點，一般可采用以下方案來克服：

A.如步進(jìn)電機正好工作在共振區(qū)，可通過改變減速比等機械傳動避開共振區(qū)；

B.采用帶有細(xì)分功能的驅(qū)動器，這是最常用的、最簡便的方法；

C.換成步距角更小的步進(jìn)電機，如三相或五相步進(jìn)電機；

D.換成交流伺服電機，幾乎可以完全克服震動和噪聲，但成本較高；

E.在電機軸上加磁性阻尼器，市場上已有這種產(chǎn)品，但機械結(jié)構(gòu)改變較大。





折疊驅(qū)動器的細(xì)分?jǐn)?shù)與精度

步進(jìn)電機的細(xì)分技術(shù)實質(zhì)上是一種電子阻尼技術(shù)（請參考有關(guān)文獻(xiàn)），其主要目的是減弱或消除步進(jìn)電機的低頻振動，提高電機的運轉(zhuǎn)精度只是細(xì)分技術(shù)的一個附帶功能。比如對于步進(jìn)角為

1.8°的兩相混合式步進(jìn)電機，如果細(xì)分驅(qū)動器的細(xì)分?jǐn)?shù)設(shè)置為4，那么電機的運轉(zhuǎn)分辨率為每個脈沖0.45°，電機的精度能否達(dá)到或接近0.45°，還取決于細(xì)分驅(qū)動器的細(xì)分電流控制精度等

其它因素。不同廠家的細(xì)分驅(qū)動器精度可能差別很大；細(xì)分?jǐn)?shù)越大精度越難控制。

折疊串聯(lián)接法和并聯(lián)接法

四相混合式步進(jìn)電機與驅(qū)動器的串聯(lián)接法和并聯(lián)接法的區(qū)別：

四相混合式步進(jìn)電機一般由兩相驅(qū)動器來驅(qū)動，因此，連接時可以采用串聯(lián)接法或并聯(lián)接法將四相電機接成兩相使用。串聯(lián)接法一般在電機轉(zhuǎn)速較低的場合使用，此時需要的驅(qū)動器輸出電流

為電機相電流的0.7倍，因而電機發(fā)熱小；并聯(lián)接法一般在電機轉(zhuǎn)速較高的場合使用（又稱高速接法），所需要的驅(qū)動器輸出電流為電機相電流的1.4倍，因而電機發(fā)熱較大。




折疊驅(qū)動器電源的確定

A.電壓的確定

混合式步進(jìn)電機驅(qū)動器的供電電源電壓一般是一個較寬的范圍（比如IM483的供電電壓為12～48VDC），電源電壓通常根據(jù)電機的工作轉(zhuǎn)速和響應(yīng)要求來選擇。如果電機工作轉(zhuǎn)速較高或響應(yīng)要

求較快，那么電壓取值也高，但注意電源電壓的紋波不能超過驅(qū)動器的最大輸入電壓，否則可能損壞驅(qū)動器。

B.電流的確定

供電電源電流一般根據(jù)驅(qū)動器的輸出相電流I來確定。如果采用線性電源，電源電流一般可取I的1.1～1.3倍；如果采用開關(guān)電源，電源電流一般可取I 的1.5～2.0倍。

折疊脫機信號FREE使用

混合式步進(jìn)電機驅(qū)動器當(dāng)脫機信號FREE為低電平時，驅(qū)動器輸出到電機的電流被切斷，電機轉(zhuǎn)子處于自由狀態(tài)（脫機狀態(tài)）。在有些自動化設(shè)備中，如果在驅(qū)動器不斷電的情況下要求直接轉(zhuǎn)

動電機軸（手動方式），就可以將FREE信號置低，使電機脫機，進(jìn)行手動操作或調(diào)節(jié)。手動完成后，再將FREE信號置高，以繼續(xù)自動控制。




折疊兩相步進(jìn)電機轉(zhuǎn)向變換

只需將電機與驅(qū)動器接線的A+和A-（或者B+和B-）對調(diào)即可。

控制例子

我們使用的單極四相步進(jìn)電機為例。

四個繞組引出四相(相A1相A2相B1相B2)和兩個公共線(接到電源的正極)。把繞組的某一相接到電源的地線。這樣該繞組就會受到激勵。我們采用四相八拍的控制方式，即1相與2相交替導(dǎo)通，

這樣可提高分辨率。每一步可轉(zhuǎn)0.9°控制電機正轉(zhuǎn)的勵磁順序如下表：

若要求電機反轉(zhuǎn)，將勵磁信號倒過來傳送即可。

2 控制方案

控制系統(tǒng)的框圖如下

本方案采用AT89S51作為主控制器件。它與AT89C51兼容，同時還增加了SPI接口和看門狗模塊，這不但使程序調(diào)試變得方便而且也使程序運行更加穩(wěn)定。在方案中該單片機主要實現(xiàn)現(xiàn)場信號的

采集并計算出步進(jìn)電機運轉(zhuǎn)的方向和速度信息。然后傳送給CPLD。

CPLD采用EPM7128SLC84-15，EPM7128是可編程的大規(guī)模邏輯器件，為ALTERA公司的MAX7000系列產(chǎn)品。具有高阻抗、電可擦等特點，可用單元為2500個，工作電壓為+5V。CPLD接收到單片機發(fā)

送過來的信息后，轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的控制信號輸出給步進(jìn)電機驅(qū)動器。驅(qū)動器則把控制信號處理后輸入電機繞組，實現(xiàn)了電機的有效控制。

2.1 電機驅(qū)動器硬件結(jié)構(gòu)

電機的驅(qū)動器采用如下電路：

其中R1-R8的電阻值為320Ω。R9-R12的電阻值為2.2KΩ。Q1-Q4為達(dá)林頓管D401A，Q5-Q8為S8550。J1、J2與步進(jìn)電機的六條引線相連。

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