《步进电机知识》word版

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1、步进电机控制原理步进电机是数字控制电机，它将脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，因此非常适合于单片机控制。步进电机可分为反应式步进电机（简称VR）、永磁式步进电机（简称PM）和混合式步进电机（简称HB）。步进电机区别于其他控制电机的最大特点是，它是通过输入脉冲信号来进行控制的，即电机的总转动角度由输入脉冲数决定，而电机的转速由脉冲信号频率决定。步进电机的驱动电路根据控制信号工作，控制信号由单片机产生。其基本原理作用如下：(1)控制换相顺序通电换相这一过程称为脉冲分配。例如：三相步进电机的三拍工

2、作方式，其各相通电顺序为A-B-C－D,通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A,B,C，D相的通断。(2)控制步进电机的转向如果给定工作方式正序换相通电，步进电机正转，如果按反序通电换相，则电机就反转。(3)控制步进电机的速度如果给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。调整单片机发出的脉冲频率，就可以对步进电机进行调速１、步进电机的选用计算方法　　步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机

3、按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。您可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机是机电一体化产品中关键部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步进电机惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点，广泛应用于机电一体化产品中，如：数控机床、包装机械、计算机外围设备、复印机、传真机等。　　选择步进电机时，首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。而在选用功率步进电机时，首先要计算机械系统的负载转矩，电机的矩频

4、特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可靠。在实际工作过程中，各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。一般地说最大静力矩Mjmax大的电机，负载力矩大。　　选择步进电机时，应使步距角和机械系统匹配，这样可以得到机床所需的脉冲当量。在机械传动过程中为了使得有更小的脉冲当量，一是可以改变丝杆的导程，二是可以通过步进电机的细分驱动来完成。但细分只能改变其分辨率，不改变其精度。精度是由电机的固有特性所决定。选择功率步进电机时，应当估算机械负载的负载惯量和机床要求的启动频率，使之与步进电机的惯性频率特性相匹配还有一定的

5、余量，使之最高速连续工作频率能满足机床快速移动的需要。　　选择步进电机需要进行以下计算：　　　（1）计算齿轮的减速比根据所要求脉冲当量，齿轮减速比i计算如下:　　　　　　　i=(φ.S)/(360.Δ)　(1-1)　　　　　式中φ-步进电机的步距角（o/脉冲）S-丝杆螺距（mm)Δ-(mm/脉冲）　　　（2）计算工作台，丝杆以及齿轮折算至电机轴上的惯量Jt。　　　　　　　Jt=J1+（1/i2)[(J2+Js）+W/g（S/2π)2]（1-2）　　　　式中Jt-折算至电机轴上的惯量(Kg.cm.s2)　　　　　　　　　　

6、　J1、J2-齿轮惯量(Kg.cm.s2)　Js-丝杆惯量(Kg.cm.s2)　W-工作台重量（N）　S-丝杆螺距（cm）　　　（3）计算电机输出的总力矩M　　　　　　　M=Ma+Mf+Mt（1-3）　　　　　　　Ma=（Jm+Jt).n/T×1.02×10ˉ2（1-4）　　　　　　　　　　　式中Ma-电机启动加速力矩（N.m)　Jm、Jt-电机自身惯量与负载惯量(Kg.cm.s2)n-电机所需达到的转速（r/min）　　　　　　　　　　　　　T---电机升速时间（s）　　　　　　　Mf=(u.W.s)/(2πηi)×1

7、0ˉ2（1-5）　　　Mf-导轨摩擦折算至电机的转矩（N.m)　u-摩擦系数　η-传递效率　　　　　　　Mt=(Pt.s)/(2πηi)×10ˉ2（1-6）　　　　Mt-切削力折算至电机力矩（N.m)　　　Pt-最大切削力（N）　　　（4）负载起动频率估算。数控系统控制电机的启动频率与负载转矩和惯量有很大关系，其估算公式为　　　　　　　fq=fq0[(1-(Mf+Mt))/Ml）÷(1+Jt/Jm)]1/2（1-7）式中fq---带载起动频率（Hz）fq0---空载起动频率　　　　　　　　　　　Ml---起动频率下由矩频

8、特性决定的电机输出力矩（N.m)若负载参数无法精确确定,则可按fq=1/2fq0进行估算.　　　（5）运行的最高频率与升速时间的计算。由于电机的输出力矩随着频率的升高而下降，因此在最高频率时，由矩频特性的输出力矩应能驱动负载，并留有足够的余量。　　　（6）负载力矩和最大静力矩Mmax。负载力矩可按式（1-5）和式（1