步進電機的相關知識

2021-09-29 06:03:59 字數 2346 閱讀 6252

所以我們要熟悉一些引數及概念。

步進頻率是一種將電脈衝轉化為角位移的執行機構。當步進驅動器接收到乙個脈衝訊號,它就驅動步進電機按設定的方向轉動乙個固定的角度(及步進角)。我們可以通過控制脈衝個數來控制角位移量,從而達到準確定位的目的;同時您可以通過控制脈衝頻率來控制電機轉動的速度和加速度,從而達到調速的目的。

輸入乙個電脈衝訊號,步進電動機轉子相應的角位移。它與控制繞組的相數、轉子齒數和通電方式有關。步距角越小,運轉的平穩性越好。

步進電機是一種與專門用於速度和位置精確控制的特種電機,它旋轉是以固定的角度(稱為「步距角」 )一步一步執行的,故稱步進電機。其特點是沒有累積誤差,接收到控制器發來的每乙個脈衝訊號,在驅動器的推動下電機運轉乙個固定的角度,所以廣泛應用於各種開環控制。

步進驅動器是一種能使步進電機執行的功率放大器,能把控制器發來的脈衝訊號轉化為步進電機的功率訊號,電機的轉速與脈衝頻率成正比,所以控制脈衝頻率可以精確調速,控制脈衝數就可以精確定位。

兩相步進電機,基本步距角1.8度,即:200個脈衝電機轉一圈,稱之為整步。

可以在步進電機的驅動器上設定細分數,其作用是:

設定為2細分(也稱為半步)時,則步距角為0.9度,400個脈衝轉一圈。

設定為4細分時,則步距角為0.45度,800個脈衝轉一圈。

設定為8細分時,則步距角為0.225度,1600個脈衝轉一圈。

細分數越高,上位機發乙個脈衝走的長度越小,精度越高!這個很好理解,乙個脈衝走10公釐,10%誤差時,乙個脈衝誤差1公釐,乙個脈衝走1公釐,同樣是10%誤差時,乙個脈衝誤差0.1公釐。當然我們不可能把細分數設的很大,達到每個脈衝行走的長度特別小的目的。因此我們首先記住:兩相步進電機200個脈衝轉一圈就行了!細分越大,步進電機轉一圈的脈衝數越大!

概述:步進電機的轉速可以用脈衝頻率來控制,步進電機的脈衝執行頻率跟轉速成正比,可以通過計算公式計算出步進電機的轉速。

步進電機轉速 = 頻率 x 60 /200 x 細分數

其中:步進電機轉速的單位是:分/轉; 脈衝頻率的單位是:赫茲

舉例說明:

步進電機採用整步,即1細分時,脈衝頻率1k(1000赫茲),轉速=1000 x 60/200 =300轉/分。

注意事項:此公式適應於兩相步進電機,如果三相混合式步進電機,可能因為驅動器內部演算法不一致,結果跟實際轉速不一致。

舉例1:如何控制步進電機速度(即,如何計算脈衝頻率):

假定設定為四細分數,電機轉一圈所需要的脈衝數即為800個,要實現步進電機600轉/分的轉速,上位機應該傳送的脈衝頻率計算方法:

頻率的概念是一秒鐘的時間傳送的脈衝個數

所以,先計算步進電機每秒鐘的轉數

600/60=10轉/秒

再計算10轉/秒需要的脈衝數

10 x 800 = 8000個

即脈衝頻率為 8000 ,也就是8k

結論,為了實現步進電機600轉/分的轉速,上位機應該保持8k的脈衝輸出頻率

現在您明白了吧?為了計算脈衝頻率必須知道的兩個前提條件是:

1、知道步進電機轉一圈需要的脈衝數;

2、知道步進電機的轉速,轉速單位是:轉/秒

舉例2:如何計算步進電機所需要的脈衝數::

定設定為四細分數,電機轉一圈所需要的脈衝數即為800個,要實現步進電機行走400公釐的距離,上位機應該傳送的脈衝個數計算方法:

如果步進電機輸出軸與絲槓(螺距:10mm )直連,或是通過皮帶輪傳動,輪周長10mm.

即,步進電機轉一圈,機械的行走長度為10mm。

電機轉一圈的脈衝數為800,那麼乙個脈衝行走的長度:

10mm / 800 = 0.0125 mm

行走400mm所需要脈衝個數:

400 / 0.0125 = 32000個脈衝

結論,為了實現步進電機行走400公釐的距離,上位機應該傳送的脈衝個數為32000 。

現在您明白了吧?為了計算脈衝個數必須知道的三個前提條件是:

1、知道步進電機轉一圈需要的脈衝數;

2、知道步進電機轉一圈的行走長度;

3、知道步進電機需要行走的總長度;

如果我們想提高精度,可以提高細分數,如果把細分設為64 電機轉一圈所需要脈衝數即為:

64 x 200 =12800個

乙個脈衝行走的長度就是:

10mm / 12800 = 0.00078 mm

行走400mm所需要脈衝個數:

400 / 0.00078 = 512000 個

要實現600轉/分的速度,上位機應該傳送的脈衝頻率即為:

( 600 / 60 ) x 12800 = 128000

即:128k

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步進電機原理

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