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时间:2019-11-21
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1、一、标题:专业选修课实训一步进电机驱动两坐标线切割控制1、作品照片2、焊接电路照片二、步进电机的应用及发展、电路功能1、设计目标利用两个步进电机组成X、Y坐标系,并分别控制工作台上X轴和Y轴的步进脉冲,实现从起点A点到预定点B点的走向控制。对步进电机的控制要求:(1)・判断旋转方向;(2)・按顺序传送控制脉冲;(3)・判断所要求的控制步数是否传送完毕。2、X、Y工作台的传动方式为保证一定的传动精度和平稳性以及结构的紧凑,采用滚珠丝杆螺母传动副。为提高传动刚度和消除间隙,采用有预加载荷的结构。由于工作台的运动部件重量和工作载荷不大,故选用滚动直线导轨副,从而减少工作台的摩擦系数,提高运动平稳性。
2、考虑电机步距角和丝杠导程只能按标准选取,为达到分辨率的要求,以及考虑步进电机负载匹配,采用齿轮减速传动,系统总体框图如下:图1步进电机控制XY轴系统总体框图3、步进电机的特点1•一般步进电机的精度为步进角的3-5%,角位移与输入脉冲数严格成正比,没有累计误差,具有良好的跟随性。2.步进电机外表不允许较高的温度。步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁,从而导致力矩下降乃至于失步,因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点;一般来讲,磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上,有的甚至高达摄氏200度以上,所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。3.步进电机的力矩会随转速的升
3、高而下降。当步进电机转动时,电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势;频率越高,反向电动势越大。在它的作用下,电机随频率(或速度)的增大而相电流减小,从而导致力矩下降。4.步进电机自身的噪声和振动较大,带惯性负载的能力较差。5.由步进电机与驱动电路组成的开环数控系统,既非常简单、廉价,乂非常的可靠。同时,它也可以与角度反馈环节组成高性能的闭环数控系统。6.步进电机的动态响应快,易于启停,正反转及变速。7.速度可在相当宽的范圉内平滑调节,低速下仍能保证获得大转矩,因此,一般可以不用减速器而直接驱动负载。&步进电机只能通过脉冲电源供电才能运行,它不能直接使用交流电源和直流电源。9.步进电机存在振荡和
4、失步现彖,必须对控制系统和机械负载采取相应的措施。10.步进电机低速时可以止常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有啸叫声。步进电动机以其显著的特点,在数字化制造时代发挥着重大的用途。伴随着不同的数字化技术的发展以及步进电机本身技术的提高,步进电机将会在更多的领域得到应用。4、步进电机及其发展步进电机又称为脉冲电动机或阶跃电动机,它是基于最基本的电磁感应作用,将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。单片机控制的步进电机广泛地应用于工业自动控制、数控机床、组合机床、机器人、计算机外围设备、照相机,大型望远镜,卫星天线定位系统等等。随着经济的发展,技术的进步和电子技术的发展,步进电机的应
5、用领域更加广阔,同时也对步进电机的运行性能提出了更高的要求。步进电机的原始模型起源于1830年至1860年,1870年前后开始以控制为目的的尝试,应用于氮弧灯的电极输送机构中,这被认为最早的步进电机。1950年后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上,对于数字化的控制变得更为容易。到20世纪60年代后期,在步进电机本体方面随着永磁材料的发展,各种实用性步进电机应运而生。步进电机往后经过不断改良,使得今日步进电机已广泛运用在需要高定位精度、高分解能、高响应性、信赖性等灵活控制性高的机械系统中。在生产过程中要求自动化、省人力、效率高的机器中,我们很容易发现步进电机的踪迹,尤其以重视速度、位置控制、需
6、要精确操作各项指令动作的灵活控制性场合步进电机用得最多。三、电路的组成1、步进电机的结构及工作原理结构图2步进电机内部结构图如图2」所示,步进电机分为转子和定子两部分:1.定子:由硅钢片叠成的,定子上有6大磁极,每2个相对的磁极(N,S)组成一对,共有3对。定子齿有三个励磁绕阻,其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。0、1/3兀、2/3兀,(相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以兀表示),即A与齿1相对齐,B与齿2向右错开1/3兀,C与齿3向右错开2/3兀,A与齿5相对齐,(A就是A,齿5就是齿1)o2.转子:由软磁材料制成,其外表面也均匀地分布着小齿,与定子上的小齿相同,并且小齿的大小相同,间距相同
7、工作原理:以反应式步进电机为例:如A相通电,B,C相不通电时,由于磁场作用,齿1与A对齐,(转了不受任何力以下均同)。如B相通电,A,C相不通电时,齿2应与B对齐,此时转子向右移过1/3兀,此时齿3与C偏移为1/3兀,齿4与A偏移(7T-1/37C)=2/3tto如C相通电,A,B相不通电,齿3应与C对齐,此时转子乂向右移过1/3兀,此时齿4与A偏移为1/3兀对齐。如A相通电,B,C相不通电,齿4
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