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步进电机驱动器的细分原理及相关说明
发布时间:2019-07-09    点击次数:次   
步进电机安装(ān zhuāng)有带永久磁性的转子(rotor),而定子(组成:定子铁芯、定子绕组和机座)至少具有两个绕线。步进电机驱动步进电机不能直接接到工频交流或直流电源上工作,而必须使用专用的驱动器,如图所示,它由脉冲发生控制单元、功率驱动单元、保护单元等组成。图中点划线所包围的二个单元可以用微机控制来实现。步进电机驱动器是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”),它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。当转子磁性与定子绕线保持一致时,将驱动(Driver)第二个绕线。两个绕线交替开启和关闭,这将导致电机锁定在想要的步进位置(position )。通过绕线的电流(Electron flow)方向还可反向。

在带有两个定子绕线的步进电机中,有四个步进以 90° 隔开。步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制电机,是现代数字程序控制系统中的主要执行元件,应用极为广泛。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度,称为“步距角”,它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。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。根据向定子绕线提供的脉冲,可精确控制(control)步进电机移动的步进。步进电机的速度控制可通过向绕线提供脉冲频率(frequency)实现,而旋转(rotate)方向可通过反向脉冲序列进行更改。电机内部的极片有许多齿,有助于定位相对于定子的转子位置。一些步进电机的定子级也有齿。根据使用(use)的控制技术(Technology),可全步进、半步进或微步进控制步进电机。简单的方形脉冲可以控制处于全步进的电机,而先进控制技术(如脉冲宽度调制 (PWM))可用于微步进。 在国内,广大用户对 ;细分 ;还不是特别了解,有的只是认为,细分是为了提升精度(精确度),其实不然,细分主要是改良电机的运行(Windows)性能(xìng néng),现说明如下:步进步进电机的细分控制是由驱动(Driver)器精确控制步进电机的相电流(Electron flow)来实现的,以二相电机为例,假如电机的额定相电流为3A,如果使用常规驱动器(如常用的恒流斩波方式)驱动该电机,电机每运行一步,其绕组内的电流将从0突变为3A或从3A突变到0,相电流的巨大变化,必然会引起电机运行的振动(vibration)和噪音(分贝(dB))。如果使用细分驱动器,在10细分的状态下驱动该电机,电机每运行一微步,其绕组内的电流变化只有0.3A而不是3A,且电流是以正弦曲线规律变化,这样就大大的改良了电机的振动和噪音,因此,在性能上的优点才是细分的真正优点。由于细分驱动器要精确控制电机的相电流,所以对驱动器要有相当高的技术要求和工艺要求,成本亦会较高。注意(attention),国内有一些驱动器采取 ;平滑 ;来取代细分,有的亦称为细分,但这不是真正的细分,望广大用户一定要分清两者的本质不同:1. ;平滑 ;并不精确控制电机的相电流,只是把电流的变化率变缓一些,所以 ;平滑 ;并不产生微步,而细分的微步是可以用来精确定位的。2.电机的相电流被平滑后,会引起电机力矩的降低,而细分控制不但不会引起电机力矩的降低,相反,力矩会有所增加。



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