步进电机驱动两坐标线切割控制

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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