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你知道三種步進電機驅(qū)動方式的優(yōu)缺點嗎?

瀏覽次數(shù):207       日期:2018-05-23 07:04:47

        步進電機驅(qū)動方式有三種,但你知道其中的區(qū)別嗎?不知道?呵呵,我來帶你瞅一瞅。
        眾所周知,步進電機的驅(qū)動辦法有整步,半步,細分驅(qū)動。三者既有差異又有聯(lián)絡,現(xiàn)在,市面上許多驅(qū)動器支撐細分驅(qū)動辦法。
  我們都知道步進電動機是一種把電脈沖信號轉(zhuǎn)換成機械角位移的操控電機,常作為數(shù)字操控體系中的履行元件。當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號,它就驅(qū)動步進電機按設定的方向滾動一個固定的視點(這個視點叫做歩距角)。
  正常運動情況下,它每轉(zhuǎn)一周具有固定的步數(shù);做接連步進運動時,其旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速與輸入脈沖的頻率堅持嚴格的對應聯(lián)系,不受電壓動搖和負載改變的影響。本文小編將帶領(lǐng)我們具體的了解步進電機整步驅(qū)動、半步驅(qū)動、細分驅(qū)動的工作原理及優(yōu)缺陷。
  步進電機的驅(qū)動辦法
  如下圖是兩相步進電機的內(nèi)部定子示意圖,為了使電機的轉(zhuǎn)子能夠接連、平穩(wěn)地滾動,定子有必要發(fā)生一個接連、均勻的磁場。因為從微觀上看,電機轉(zhuǎn)子一直跟從電機定子組成的磁場方向。假如定子組成的磁場改變太快,轉(zhuǎn)子跟從不上,這時步進電機就出現(xiàn)失步現(xiàn)象。
                                       步進電機
  一文解析步進電機三種驅(qū)動辦法的優(yōu)缺陷
  既然電機轉(zhuǎn)子是跟從電機定子磁場滾動,而電機定子磁場的強度和方向是由定子組成電流決議且成正比。即只需操控電機的定子電流,則能夠達到驅(qū)動電機的目的。下圖是兩相步進電機的電流組成示意圖。其間Ia是由A-A`相發(fā)生,Ib是由B-B`相發(fā)生,它們兩個組成后發(fā)生的電流I就是電機定子的組成電流,它能夠代表電機定子發(fā)生磁場的巨細和方向。
                                                           步進電機
  一文解析步進電機三種驅(qū)動辦法的優(yōu)缺陷
  根據(jù)以上步進電機的布景描繪,關(guān)于步進電機的整步、半步、細分的三種驅(qū)動辦法,都會是同一種辦法,僅僅電流把一個圓(360°)切割的粗細程度不同。
  1、整步驅(qū)動
  關(guān)于整步驅(qū)動辦法,電機是走一個整步,如關(guān)于一個步進角是3.6°的步進電機,整步驅(qū)動是每走一步是走3.6°。
  下圖是整步驅(qū)動辦法中,電機定子的電流次序示意圖:
  由上圖可知,整步驅(qū)動每一時間只要一個相通電,所以這種驅(qū)動辦法的驅(qū)動電路能夠是很簡略,程序代碼也是相對簡略完成,且由上圖能夠得到電機整步驅(qū)動相序如下:
  BB’→A’A→B’B→AA’→BB’
  下圖是這種驅(qū)動辦法的電流矢量切割圖:
                                                            步進電機
  一文解析步進電機三種驅(qū)動辦法的優(yōu)缺陷
 
  可見,整步驅(qū)動辦法的電流矢量把一個圓均勻切割成四份。
 
  下圖是整步驅(qū)動辦法的A、B相的電流I vs T圖:

                                      步進電機
  一文解析步進電機三種驅(qū)動辦法的優(yōu)缺陷
 
  總結(jié):
 
  能夠看出,整步驅(qū)動的缺陷:描出的正弦波是粗糙的。運用這種辦法驅(qū)動步進電機,低速時電時機顫動,噪聲會比較大。可是,這種驅(qū)動辦法的長處:不管在硬件或軟件上都是相對簡略,從而驅(qū)動器制作本錢簡略得到操控。
 
  2、半步驅(qū)動
 
  關(guān)于半步驅(qū)動辦法,電機是走一個半步,如關(guān)于一個步進角是3.6°的步進電機,半步驅(qū)動是每走一步,是走1.8°(3.6°/2)。
 
  下圖是半步驅(qū)動辦法中,電機定子的電流次第示意圖:
 步進電機
  一文解析步進電機三種驅(qū)動辦法的優(yōu)缺陷
 
  由上圖可見,半步驅(qū)動辦法的比整步驅(qū)動辦法相對雜亂一些,在同一時間,可能兩個相都需求被通電,假如要求電機滾動的力矩平穩(wěn),則需求在兩相一起通電時,通電電流應該為單相通電電流的sin(45°),即√2/2。當然,能夠直接通以和單相通電流持平的電流,結(jié)果是電機滾動進程中的力矩不穩(wěn)定,但它帶來的優(yōu)點是驅(qū)動電路或軟件編寫的簡化。
 
  以下是這種的驅(qū)動辦法的驅(qū)動相序:
 
  BB’→BB’ A’A→A’A→B’B A’A→ B’B→B’B AA’→AA’→ AA’ BB’
 
  假如需求回轉(zhuǎn),只需按以上相序的逆向進行通電即可。
 
  當按以上相序?qū)﹄姍C通電,發(fā)生的電流矢量則能夠把一個圓切割成8份,如下圖所示:
 
  半步驅(qū)動一方面使電機的步進分辨率進步了一倍,且電機工作會更為平穩(wěn)。
 
  比照地,半步驅(qū)動辦法的兩相電流圖如下圖所示:
 步進電機
  一文解析步進電機三種驅(qū)動辦法的優(yōu)缺陷
 
  總結(jié):
 
  由上圖看出,半步驅(qū)動辦法的長處:描出的正弦波較之整步驅(qū)動辦法,有了改觀,進步了精度。這樣的優(yōu)點是在無需更改電機的情況下,電機的步進角分辨率進步了一倍,且電機工作相對安靜一些。
 
  3、細分驅(qū)動
 
  如下圖,能夠看出某種規(guī)則:
                                       步進電機
  一文解析步進電機三種驅(qū)動辦法的優(yōu)缺陷
 
  看上圖,電流矢量切割圓越來越稠密,如上圖的c。這是4細分驅(qū)動的切割圖,從微觀上可幻想,電機轉(zhuǎn)子走一步的視點將會隨著細分數(shù)的添加而減小,電機滾動也越來越平穩(wěn)、安靜。從某種意義上,整步和半步驅(qū)動也是細分驅(qū)動的相同,它們的聯(lián)系就如正方形和長方形的聯(lián)系。
                                    步進電機
  一文解析步進電機三種驅(qū)動辦法的優(yōu)缺陷
 
  上圖是4細分驅(qū)動辦法的兩相電流圖,由圖看出,這時每相電流的曲線較半步驅(qū)動時的電流曲線愈加細膩。
 
  電流細分是細分驅(qū)動的其間一種辦法,恒流的完成常用斬波驅(qū)動,給定的電流是以正弦波散布。另一種為電壓細分,這種辦法是比正弦波的電壓驅(qū)動電機的線圈,能夠不需求反應地完成電機的細分驅(qū)動,可是因為電機的反電勢等的作用,正弦波電壓驅(qū)動并不能發(fā)生正弦波的電流,作用沒有電流細分好,可是它的驅(qū)動電路相對簡略。
 
  總結(jié):
 
  細分能夠進步電機的步進角分辨率,可是,這并不是細分驅(qū)動的初衷,而是為了減緩步進電機工作進程的轟動和噪聲,使電機的力矩輸出更平穩(wěn)。這有點像數(shù)碼相機的光學變焦和數(shù)字變焦的聯(lián)系,進步步進體系分辨率最好依托電機自身和機械結(jié)構(gòu)。
 
在工程使用中,電機的細分數(shù)可能不同,在低速時,可增大細分數(shù),當速度添加時,減少細分數(shù)。 
 

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