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步進(jìn)電機(jī)怎么提供精確控制,步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的控制方案

發(fā)布時(shí)間:2023-05-11 17:49:11人氣:

  步進(jìn)電機(jī)是電機(jī)的一種,它的主要特點(diǎn)是它的軸通過(guò)步進(jìn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)一個(gè)固定的角度。由于電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu),可以獲得這個(gè)功能。沒(méi)有傳感器,只有通過(guò)計(jì)算執(zhí)行的步驟數(shù)才能知道軸的精確角位置。該功能也使其適用于廣泛的應(yīng)用。

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器

  步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)和控制:


  以正確的順序?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)的線圈通電以實(shí)現(xiàn)單步是一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)。因此,電機(jī)線圈的實(shí)際控制通常是使用驅(qū)動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)有兩種類型恒壓(L/R驅(qū)動(dòng))和恒流(斬波驅(qū)動(dòng))。L/R驅(qū)動(dòng)器主要限于低速應(yīng)用,因此,我們將專注于斬波器驅(qū)動(dòng)器。


  驅(qū)動(dòng)器通過(guò)解釋來(lái)自控制器的數(shù)字步進(jìn)和方向信號(hào)并相應(yīng)地為電機(jī)線圈通電,從而簡(jiǎn)化了步進(jìn)電機(jī)的操作。所有電子設(shè)備都受歐姆定律和電流上升與電感之間的關(guān)系控制。對(duì)于步進(jìn)電機(jī),電機(jī)的設(shè)計(jì)(關(guān)于其線圈)可防止電流在脈沖(命令信號(hào))期間快速增加,這意味著沒(méi)有非常高的電壓,電流永遠(yuǎn)不會(huì)達(dá)到其峰值。這是一個(gè)問(wèn)題,因?yàn)槿绻麤](méi)有足夠的電流,扭矩會(huì)很低,尤其是在高電機(jī)速度下。為了解決這個(gè)問(wèn)題,斬波驅(qū)動(dòng)器執(zhí)行所謂的脈沖寬度調(diào)制(PWM)。

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  脈寬調(diào)制(PWM):


  脈寬調(diào)制(PWM)涉及在每一步非常快速地打開和關(guān)閉電機(jī)的輸出電壓。這為電機(jī)線圈提供了非常高的電壓(通常是電機(jī)標(biāo)稱電壓的8倍),從而導(dǎo)致電流迅速上升并高于其他情況。這種開關(guān)動(dòng)作通常發(fā)生在20 kHz或更高的頻率下,但電壓接通時(shí)間受線圈阻抗和電機(jī)速度的影響因此在更高的速度下,電壓接通時(shí)間更長(zhǎng)(脈沖寬度更大)以產(chǎn)生正確水平的平均電流。


  步進(jìn)電機(jī)斬波器驅(qū)動(dòng)器:


  步進(jìn)電機(jī)斬波器驅(qū)動(dòng)器由與每個(gè)線圈串聯(lián)的電流檢測(cè)電阻器調(diào)節(jié)。電阻器自身產(chǎn)生電壓,然后由比較器監(jiān)控。當(dāng)該電壓達(dá)到預(yù)設(shè)參考電壓時(shí),它會(huì)被斬波(關(guān)閉),直到下一個(gè)脈沖出現(xiàn)。這使得平均電流能夠在電源電壓發(fā)生任何變化的情況下保持穩(wěn)定,并通過(guò)確保電流峰值和谷值之間的盡可能短的間隔來(lái)提高效率。


  步進(jìn)電機(jī)直線直線電機(jī):


  步進(jìn)電機(jī)可以有一個(gè)螺紋軸連接到它的旋轉(zhuǎn)核心,然后可以用來(lái)推動(dòng)或拉動(dòng)放置在其上的螺母,使其軸向移動(dòng)。螺紋的螺距控制螺母每步可以移動(dòng)多遠(yuǎn),分辨率/精度部分取決于步進(jìn)電機(jī)使用的步距角(全角、半角、四分之一角等)。與大多數(shù)線性系統(tǒng)一樣,步進(jìn)驅(qū)動(dòng)的線性致動(dòng)器可能容易受到間隙的影響。齒隙是由螺母上的螺紋和絲杠上的螺紋之間的傾斜或間隙引起的。當(dāng)行進(jìn)方向改變時(shí),螺紋之間的間隙會(huì)導(dǎo)致死區(qū)。換向時(shí),直到螺紋間隙被消除(螺紋再次接觸),直線直線電機(jī)才會(huì)運(yùn)動(dòng)。為此原因,建議螺紋的公差盡可能小。設(shè)計(jì)人員必須努力平衡公差收緊時(shí)引入的間隙和摩擦。

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