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3D打印机马达失步的原因及其处理方法

3D打印机马达失步的原因及其处理方法
3D打印机马达失步的原因及其处理方法

3D打印机马达失步的原因及其处理方法

相信大家都有这种经验(没遇过的实在是狠幸福),一早起床发现打印作品被拦腰截成两截,3D打印到一半的时候马达失步了怎么办?打印失步!!开始印的时候都没问题阿,印的好好的。可是偷懒没顾着机器,机器就跟着偷懒,出包给你看。(其实就算顾着,一样会失步,而且束手无策。)G-code里面几千个指令中,只要其中一个指令造成马达失步,整件作品就毁了。

发生失步的原因,其实狠简单,就是工作需要的力量太大,马达不够力。所以解决失步的方向,不外乎加强马达的力量(难),另外就是减轻马达的负担。

加强马达力量的方法,不外乎换更大颗的马达,或是增加供应给马达的电流。换更大颗的马达,得要花大钱重新买,而且买来到底够不够力,也没个准。42型步进马达的规格中,身长要多长?电流要买多少的?都要靠复杂的仔细计算才能有参考。

另外比较可行的也许是增加供应电流。大家买的马达,额订电流(电流上限)大约都是1.5~1.7A,但是4988驱动板上的电流供应设定,一般都不会超过1A。所以电流是可以再继续提高的,不过4988驱动板要另外买,或是更换Rs电阻。电流提高后,还要面对4988散热不良会烧毁的困扰,要千万注意。

以上是增加马达力量的方法,除了既有4988驱动板的电流调高到接近1A以外,其他方法可行性都不高。另外一方面要设法减低马达的负载,可以尝试的方法就比较多了。

1.放松皮带的松紧度

皮带太紧,会增加马达轴,还有堕轮的摩擦力。合适的松紧度,有助于马达顺利运转,而且兼顾定位的精准度。

2.减少马达的负载重量

打印平台的玻璃、打印台底板(有些人使用金属),是Y轴负荷重量的主要来源。使用较薄的玻璃,或是用玻纤板替代原有的玻璃,可以减轻重量。在强度充足的前提下,打印台底板上尽量镂空,或使用更轻的材质,也可以减少Y轴马达的负荷。

X轴最大的重量负荷,来自挤出机马达。如果把挤出机构改成远端送料Bowden型态,可以大幅降低X轴马达的负荷。

3.降低打印速度

车开慢一点,需要的力量就减低了,这不需要再解释吧~~

4.降低加速度

这其实是最有效又实惠的解决办法,可以印得又快又稳。

牛顿运动定理中提到F(力量)=M(质量)xa(加速度)

当加速度减小,所需的力量也会等比例得减小。虽然质量减小也有帮助,可是质量能减小的比例有限。加速度减小,可以改善失步,但是不代表“最高打印速度”也会跟着降低。只是加速到最高速度需要的时间会增长而已。所以降低加速度,但是不降低打印速度,仍然可以保有相当快的打印速度。只牺牲一些些打印时间,但是又不会失步,一举两得!

加速度的设定,建议可以直接透过LCD修改Marlin韧体里的参数,然后储存到EEPROM里面。也可以直接修改Marlin的Configuration.h设定档,再重新烧录到2560控制板。再不然也可以在切片软体里面设定。

Marlin的加速度设定,分为Default(预设)与Max.(最高)两个部分。Default是当Gcode执行G0、G1等“移动指令”时所使用的加速度,预设值是3000mm/s2。当Gcode执行M204,尝试着要修改Default 加速度时,设定值不能超过Max.加速度的值。直接把Max加速度设定到3000mm/s2以下,才能有效避免Gcode里面的M204又把加速度调高。

LCD控制板内选择“Control->Motion->Amaxx”与“Control->Motion->Amaxy”可以修改Max.加速度。修改好后记得要使用“Control->Storememory”把设定值存入EEPROM中,下次开机才不必重新再调整一遍。

如果想从Marlin的Configuration.h做修改,请找到这行:

#defineDEFAULT_MAX_ACCELERATION{9000,9000,100,10000}把两个“9000”的数字调低到合适的数字,再重新烧录韧体进2560控制板。

如果之前使用过EEPROM记录设定值,记得要在LCD选择“Control->RestoreFailsafe”,清除EEPROM 中的设定,才会让烧录进去的设定值升效。

修改成#defineDEFAULT_MAX_ACCELERATION{1500,1500,100,10000}

切片软体KISSlicer的加速度设定,在“Printer->Speed->XYAccel[mm/s^2]”

Slic3r的加速度设定,在“PrintSettings->Accelerationcontrol(advanced)”。如果填0,Slic3r 会使用3000mm/s2这个预设值。请把这个框框里所有的0,都修改成合适的加速度。

至于加速度设定多少会合适呢?建议可以用二分法慢慢做实验。预设值是3000mm/s2,所以第一次测试时使用1500mm/s2。如果不会失步,就再提升至1500-(3000-1500)/2=2250mm/s2;如果会失步,就要再降低至750mm/s2。重复几次测试之后,应该就可以找出自己机器的合理设定值了。另外要注意,测试时打印速度也许可以设高一点,譬如100mm/s,而且千万要记得关闭切片软体的autocooling功能,要不然测试时使用较小件的模型,会让切片软体强迫减慢打印速度,导致实验不准确。

KISSlicer中,每层打印时间至少要10秒的设定,改成0秒,避免打印速度变慢影响实验结果。

Slic3r中,“Enableautocooling”自动降温要取消勾选,避免打印速度变慢影响实验结果。

步进电动机控制方法

<<技能大赛自动线的安装与调试>>项目二等奖 心得二 心得二:步进电机的控制方法 我带队参加《2008年全国职业院校技能大赛自动线的安装与调试》项目,我院选手和其他院校的三位选手组成了天津代表队,我院选手所在队获得了《2008年全国职业院校技能大赛自动线的安装与调试》项目二等奖,为天津市代表队争得了荣誉,也为我院争得了荣誉。以下是我这个作为教练参加大赛的心得二:步进电机的控制方法 《2008年全国职业院校技能大赛自动线的安装与调试》项目的主要内容包括如气动控制技术、机械技术(机械传动、机械连接等)、传感器应用技术、PLC控制和组网、步进电机位置控制和变频器技术等。但其中最为重要的就是PLC方面的知识,而PLC中最重要就是组网和步进电机的位置控制。 一、 S7-200 PLC 的脉冲输出功能 1、概述 S7-200 有两个置PTO/PWM 发生器,用以建立高速脉冲串(PTO)或脉宽调节(PWM)信号波形。 当组态一个输出为PTO 操作时,生成一个50%占空比脉冲串用于步进电机或伺服电 机的速度和位置的开环控制。置PTO 功能提供了脉冲串输出,脉冲周期和数量可由用户控制。但应用程序必须通过PLC内置I/O 提供方向和限位控制。 为了简化用户应用程序中位控功能的使用,STEP7--Micro/WIN 提供的位控向导可以帮助您在几分钟内全部完成PWM,PTO 或位控模块的组态。向导可以生成位置指令,用户可以用这些指令在其应用程序中为速度和位置提供动态控制。 2、开环位控用于步进电机或伺服电机的基本信息 借助位控向导组态PTO 输出时,需要用户提供一些基本信息,逐项介绍如下: ⑴最大速度(MAX_SPEED)和启动/停止速度(SS_SPEED) 图1是这2 个概念的示意图。 MAX_SPEED 是允许的操作速度的最大值,它应在电机力矩能力的范围。驱动负载所需的力矩由摩擦力、惯性以及加速/减速时间决定。

步进电动机的工作原理与特点

步进电动机的工作原理及特点随着微电子和计算机技术的发展,步进电机的需求量与日俱增,它广泛用于打印机、电动玩具等消费类产品以及数控机床、工业机器人、医疗器械等机电产品中,其在各个国民经济领域都有应用。研究步进电机的控制系统,对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。 1 步进电机概述 步进电动机又称脉冲电动机或阶跃电动机,国外一般称为Steppingmotor、Pulse motor或Stepper servo,其应用发展已有约80年的历史。步进电机是一种把电脉冲信号变成直线位移或角位移的控制电机,其位移速度与脉冲频率成正比,位移量与脉冲数成正比。步进电机在结构上也是由定子和转子组成,可以对旋转角度和转动速度进行高精度控制。当电流流过定子绕组时,定子绕组产生一矢量磁场,该矢量场会带动转子旋转一角度,使得转子的一对磁极磁场方向与定子的磁场方向一着该磁场旋转一个角度。因此,控制电机转子旋转实际上就是以一定的规律控制定子绕组的电流来产生旋转的磁场。每来一个脉冲电压,转子就旋转一个步距角,称为一步。根据电压脉冲的分配方式,步进电机各相绕组的电流轮流切换,在供给连续脉冲时,就能一步一步地连续转动,从而使电机旋转。步进电机每转一周的步数相同,在不丢步的情况下运行,其步距误差不会长期积累。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,同时步进电机只有周期性的误差而无累积误差,精度高,步进电动机可以在宽广的频率围通过改变脉冲频率来实现调速、快速起停、正反转控制等,这是步进电动机最突出的优点[1]。 正常情况下,步进电机转过的总角度和输入的脉冲数成正比;连续输入一定频率的脉冲时,电动机的转速与输入脉冲的频率保持严格的对应关系,不受电压波动和负载变化的影响。由于步进电动机能直接接收数字量的输入,所以特别适合于微机控制。 2国外的研究概况 步进电机是国外发明的。中国在文化大革命中已经生产和应用,例如、、、、都生产,而且都在各行业使用,驱动电路所有半导体器件都是完全国产化的,当时是全分立元器件构成的逻辑运算电路,还有电容耦合输入的计数器,触发器,环形分配器。国外在大功率的工业设备驱动上,目前基本不使用大扭矩步进电动机,因为从驱动电路的成本,效率,噪音,加速度,绝对速度,系统惯量与最大扭矩比来比较,比较不划算,还是用直流电动机,加电动机编码器整体技术和经济指标高。一些少数高级的应用,就用空心转杯电机,交流电机。国外在小功率的场合,还使用步进电机,例如一些工业器材,工业生产装备,打印机,复印件,速印机,银行自动柜员机。国外用许多现代的手段将步进电机排挤出驱动应用,除了前面提到的旋转编码器,打印机还使用光电编码带或感应编码带配合直流电动机,实现闭环直线位移控制。国过去是用大力矩步进电动机实现机床数控,有实力的公司现在也采用交流电动机驱动数控机床,在驱动设备的主要差距,是国外对交流电动机的控制理论与工程分析和应用能力强,先进的控制理论作为软件,写在控制器部。 总的来说,步进电机是一种简易的开环控制,对运用者的要求低,不适合在大功率的场合使用。 在卫星、雷达等应用场合,中国在文化大革命后期,就生产了力矩电机,就生产了环形

步进电机控制速度的方法

步进电机只能够由数字信号控制运行的,当脉冲提供给驱动器时,在过于短的时间里,控制系统发出的脉冲数太多,也就是脉冲频率过高,将导致步进电机堵转。要解决这个问题,必须采用加减速的办法。就是说,在步进电机起步时,要给逐渐升高的脉冲频率,减速时的脉冲频率需要逐渐减低。这就是我们常说的“加减速”方法。 步进电机转速度是根据输入的脉冲信号的变化来改变的,从理论上讲,给驱动器一个脉冲,步进电机就旋转一个步距角(细分时为一个细分步距角)。实际上,如果脉冲信号变化太快,步进电机由于内部的反向电动势的阻尼作用,转子与定子之间的磁反应将跟随不上电信号的变化,将导致堵转和丢步。 所以步进电机在高速启动时,需要采用脉冲频率升速的方法,在停止时也要有降速过程,以保证实现步进电机精密定位控制。加速和减速的原理是一样的。以加速实例加以说明:加速过程是由基础频率(低于步进电机的直接起动最高频率)与跳变频率(逐渐加快的频率)组成加速曲线(降速过程反之)。跳变频率是指步进电机在基础频率上逐渐提高的频率,此频率不能太大,否则会产生堵转和丢步。 步电机系统解决方案

加减速曲线一般为指数曲线或经过修调的指数曲线,当然也可采用直线或正弦曲线等。使用单片机或者PLC,都能够实现加减速控制。对于不同负载、不同转速,需要选择合适的基础频率与跳变频率,才能够达到最佳控制效果。指数曲线,在软件编程中,先算好时间常数存贮在计算机存贮器内,工作时指向选取。通常,完成步进电机的加减速时间为300ms以上。如果使用过于短的加减速时间,对绝大多数步进电机来说,就会难以实现步进电机的高速旋转。 深圳市维科特机电有限公司成立于2005年,是步进电机产品的销售、系统集成和应用方案提供商。我们和全球产品性价比高的生产厂家合作,结合本公司专家团队多年的客户服务经验,给客户提供有市场竞争力的步进电机系统解决方案。我们的主要产品有信浓(SHINANO KENSHI)混合式步进电机、日本脉冲(NPM)永磁式步进电机、减速步进电机、带刹车步进电机、直线步进电机、空心轴步进电机、防水步进电机以及步进驱动器、减振垫、制振环、电机引线、拖链线、齿轮、同步轮、手轮等专业配套产品。我们还供应德国TRINAMIC驱动芯片和日本NPM运动控制芯片。根据客户配套需要,我们还可以 步电机系统解决方案

步进电机习题

一、名词解释 矩角特性:步距角:运行矩频特性:失调角: 二、不定项选择题 1、正常情况下步进电机的转速取决于( ) A.控制绕组通电频率 B.绕组通电方式 C.负载大小 D.绕组的电流 2、某三相反应式步进电机的转子齿数为50,其齿距角为( ) ° °电角度 °电角度 3、某四相反应式步进电机的转子齿数为60,其步距角为( ) °电角度 °电角度 4、某三相反应式步进电机的初始通电顺序为C B A →→,下列可使电机反转的通电顺序为( ) A.A B C →→ B.A C B →→ C.B C A →→ D.C A B →→ 5、下列关于步进电机的描述正确的是() A.抗干扰能力强 B.带负载能力强 C.功能是将电脉冲转化成角位移 D.误差不会积累 三、填空题 1、步进电机的工作原理是 。 2、矩角特性的数学表达式为 。 3、三相反应式步进电机的通电状态包括 、 和 。 4、五相反应式步进电机多相通电时,其最大静转矩为 。 5、提高步进电机的带负载能力的方法有 和 。 四、简答题 1、如何控制步进电机的角位移和转速步进电机有哪些优点 2、步进电机的转速和负载大小有关系吗怎样改变步进电机的转向 3、为什么转子的一个齿距角可以看作是360°的电角度 4、反应式步进电机的步距角和那些因素有关 5、步进电机的负载转矩小于最大静转矩时,电机能否正常步进运行 6、为什么随着通电频率的增加,步进电机的带负载能力会下降 五、计算题 1、有一台四相反应式步进电机,其步距角为°/°,试求: (1)转子齿数是多少(2)写出四相八拍的一个通电顺序;(3)A 相绕组的电流频率为400Hz 时,电机转速为多少

步进电机控制方法

第四节 步进电机的控制与驱动 步进电机的控制与驱动流程如图4-11所示。主要包括脉冲信号发生器、环形脉冲分配器和功率驱动电路三大部分。 步进脉冲 方向电平 图4-11 步进电机的控制驱动流程 二、步进电机的脉冲分配 环形分配器是步进电机驱动系统中的一个重要组成部分,环形分配器通常分为硬环分和软环分两种。硬环分由数字逻辑电路构成,一般放在驱动器的内部,硬环分的优点是分配脉冲速度快,不占用CPU的时间,缺点是不易实现变拍驱动,增加的硬件电路降低了驱动器的可靠性;软环分由控制系统用软件编程来实现,易于实现变拍驱动,节省了硬件电路,提高了系统的可靠性。 1.采用硬环分时的脉冲分配 采用硬环分时,步进电机的通电节拍由硬件电路来决定,编制软件时可以不考虑。控制器与硬环分电路的连接只需两根信号线:一根方向线,一根脉冲线(或者一根正转脉冲线,一根反转脉冲线)。假定控制器为AT89S52单片机,晶振频率为12MHz,如图4-18:P1.0输出方向信号,P1.1输出脉冲信号。 则控制电机走步的程序如下: (1)电机正转100步 MOV 0FH,#100D ;准备走100步 CONT1: SETB P1.0 ;正转时P1.0=1 CLR P1.1 ;发步进脉冲的下降沿(设驱动器对于脉冲的下降沿有效) NOP ;延时(延时的目的是让驱动电路的光耦充分导通) NOP ;延时(根据驱动器的需要,调整延时) SETB P1.1 ;发步进脉冲的上升沿 MOV 0EH,#4EH ;两脉冲之间延时20000μs(决定电机的转速) MOV 0DH,#20H ;20000的HEX码为4E20 CALL DELAY ;调用延时子程序 DJNZ 0FH,CONT1 ;循环次数减1后,若不为0则继续,循环100次 RET (2)电机反转100步 MOV 0FH,#100D ;准备走100步 CONT2: CLR P1.0 ;反转时P1.0=0 CLR P1.1 ;发步进脉冲的下降沿(设驱动器对于脉冲的下降沿有效) NOP ;延时(延时的目的是让驱动电路的光耦充分导通) NOP ;延时(根据驱动器的需要,调整延时) SETB P1.1 ;发步进脉冲的上升沿

步进电机的性能指标

步进电机的性能指标 (1)步距角θs 每输入一个电脉冲信号转子转过的角度称为步距角。步距角的大小会直接影响步进电机的起动和运行频率,步距角小的往往起动、运行频率较高。 (2) 最大步距误差:是指步进电机旋转一转内相邻两步之间最大步距和理想步距角的差值,用理想步距的百分数表示。 最大步距累积误差:是指任意位置开始,经过任意步之后,角位移误差的最大值。 静态步距角误差:是指实际的步距角与理论的步距角之间的差值,通常用理论步距角的百分数或绝对值大小来衡量。静态步距角误差小,表示电机精度高。 (3)转矩T 保持转矩(定位转矩):是指步进电机绕组不通电时电磁转矩的最大值,或转角不超过一定值时的转矩值。 静转矩:是指步进电机不改变控制绕组通电状态,即转子不转情况下的电磁转矩。 最大静转矩Tjmax:是指步进电机在规定的通电相数下矩角特性的转矩最大值。一般说来,最大静转矩较大的电机可以带动较大的负载转矩。 负载转矩TL :负载转矩和最大静转矩的比值通常取为0.3~0.5左右 动转矩:是指步进电机转子转动情况下的最大输出转矩值。它与运行频率有关。 (4)响应频率 响应频率:是指在某一频率范围,步进电机可以任意运行而不丢失一步的最大频率。通常用起动频率来作为衡量指标。 (5)起动频率fq和起动矩频特性 起动频率(突跳频率):是指步进电机能够不失步起动的最高脉冲频率。产品目录上一般都有空载起动频率的数据,但在实际使用时,步进电机大都要在带负载的情况下起动,这时负载起动频率是一个重要指标。 起动矩频特性:是指步进电机在一定的负载惯量下,起动频率随负载转矩变化的特性称为起动矩频特性,通常以表格或曲线形式给出。 (6)运行频率fq和运行矩频特性 运行频率:步进电机起动后,当控制脉冲频率连续上升时能不失步的最高频率称为运行频率。通常给出的也是空载下的运行频率。 运行矩频特性:当电机带着一定负载运行时,运行频率与负载转矩大小有关,两者的关系称为运行矩频特性。 必须注意:步进电机的起动频率、运行频率及其矩频特性都与电源型式有密切关系,使用者必须了解技术数据给出的性能指标是在怎样型式的电源下测定的。一般来说,高低压切换型电源其性能指标较高,如使用时改为单一电压型电源,则性能指标要相应降低。 (7)额定电流 电机不动时每一相绕组容许通过的电流定为额定电流。当电机运转时,每相绕组通过的是脉冲电流,电流表指示的读数为脉冲电流平均值。绕组电流太大,电机温升会超过容许值。(8)额定电压 步进电机额定电压指的是驱动电源应供给的电压,一般不等于加在绕组两端的电压。

步进电机常识与矩频曲线

步进常识 1.什么是步进电机? 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲: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(及步进角)。您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;同时您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。 2.步进电机分哪几种? 步进电机分三种:永磁式(PM),反应式(VR)和混合式(HB)永磁式步进一般为两相,转矩和体积较小,步进角一般为7.5度或15度;反应式步进一般为三相,可实现大转矩输出,步进角一般为1.5度,但噪声和振动都很大。在欧美等发达国家80年代已被淘汰;混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相:两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为 0.72度。 这种步进电机的应用最为广泛。 3.什么是保持转矩(HOLDING TORQUE)? 保持转矩(HOLDING TORQUE)是指步进电机通电但没有转动时,定子锁住转子的力矩。它是步进电机最重要的参数之一,通常步进

电机在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减,输出功率也随速度的增大而变化,所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。比如,当人们说2N.m的步进电机,在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2N.m 的步进电机。 4.什么是DETENT TORQUE?(起动转扭) DETENT TORQUE 是指步进电机没有通电的情况下,定子锁住转子的力矩。DETENT TORQUE 在国内没有统一的翻译方式,容易使大家产生误解;由于反应式步进电机的转子不是永磁材料,所以它没有DETENT TORQUE。 5.步进电机精度为多少?是否累积? 一般步进电机的精度为步进角的3-5%,且不累积。 6.步进电机的外表温度允许达到多少? 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。 7.为什么步进电机的力矩会随转速的升高而下降?

三相步进电机原理与控制方法资料

本模块由45BC340C型步进电机及其驱动电路组成。 (一)步进电机: 一般电动机都是连续旋转,而步进电动却是一步一步转动的,故叫步进电动机。每输入一个脉冲信号,该电动机就转过一定的角度(有的步进电动机可以直接输出线位移,称为直线电动机)。因此步进电动机是一种把脉冲变为角度位移(或直线位移)的执行元件。 步进电动机的转子为多极分布,定子上嵌有多相星形连接的控制绕组,由专门电源输入电脉冲信号,每输入一个脉冲信号,步进电动机的转子就前进一步。由于输入的是脉冲信号,输出的角位移是断续的,所以又称为脉冲电动机。 随着数字控制系统的发展,步进电动机的应用将逐渐扩大。 步进电动机的种类很多,按结构可分为反应式和激励式两种;按相数分则可分为单相、两相和多相三种。 图1 反应式步进电动机的结构示意图 图1是反应式步进电动机结构示意图,它的定子具有均匀分布的六个磁极,磁极上绕有绕组。两个相对的磁极组成一组,联法如图所示。 模块中用到的45BC340型步进电机为三相反应式步进电机,下面介绍它单三拍、六拍及双三拍通电方式的基本原理。 1、单三拍通电方式的基本原理 设A相首先通电(B、C两相不通电),产生A-A′轴线方向的磁通,并通过转子形成闭合回路。这时A、A′极就成为电磁铁的N、S极。在磁场的作用下,转子总是力图转到磁阻最小的位置,也就是要转到转子的齿对齐A、A′极的位置(图2a);接着B相通电(A、C 两相不通电),转了便顺时针方向转过30°,它的齿和C、C′极对齐(图2c)。不难理解,当脉冲信号一个一个发来时,如果按A→C→B→A→…的顺序通电,则电机转子便逆时针方向转动。这种通电方式称为单三拍方式。 图2 单三拍通电方式时转子的位置

步进电机工作原理特点及应用

步进电机工作原理,特点及应用 - 步进电机工作原理,特点及应用 一、前言 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元件。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,即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在,加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。 虽然步进电机已被广泛地应用,但步进电机并不能象普通的直流电机,交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事,它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。 目前,生产步进电机的厂家的确不少,但具有专业技术人员,能够自行开发,研制的厂家却非常少,大部分的厂家只一、二十人,连最基本的设备都没有。仅仅处于一种盲目的仿制阶段。这就给户在产品选型、使用中造成许多麻烦。签于上述情况,我们决定以广泛的感应子式步进电机为例。叙述其基本工作原理。望能对广大用户在选型、使用、及整机改进时有所帮助。 二、感应子式步进电机工作原理 (一)反应式步进电机原理 由于反应式步进电机工作原理比较简单。下面先叙述三相反应式步进电机原理。 1、结构: 电机转子均匀分布着很多小齿,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て、2/3て,(相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示),即A与齿1相对齐,B

与齿2向右错开1/3て,C与齿3向右错开2/3て,A'与齿5相对齐,(A'就是A,齿5就是齿1)下面是定转子的展开图: 2、旋转: 如A相通电,B,C相不通电时,由于磁场作用,齿1与A对齐,(转子不受任何力以下均同)。 由此可见:电机的位置和速度由导电次数(脉冲数)和频率成一一对应关系。而方向由导电顺序决定。 不难推出:电机定子上有m相励磁绕阻,其轴线分别与转子齿轴线偏移1/m,2/m……(m-1)/m,1。并且导电按一定的相序电机就能正反转被控制——这是步进电机旋转的物理条件。只要符合这一条件我们理论上可以制造任何相的步进电机,出于成本等多方面考虑,市场上一般以二、三、四、五相为多。 3、力矩: 这样经过A、B、C、A分别通电状态,齿4(即齿1前一齿)移到A相,电机转子向右转过一个齿距,如果不断地按A,B,C,A……通电,电机就每步(每脉冲)1/3て,向右旋转。如按A,C,B,A……通电,电机就反转。不过,出于对力矩、平稳、噪音及减少角度等方面考虑。往往采用A-AB-B-BC-C-CA-A这种导电状态,这样将原来每步1/3て改变为1/6て。甚至于通过二相电流不同的组合,使其1/3て变为1/12て,1/24て,这就是电机细分驱动的基本理论依据。电机一旦通电,在定转子间将产生磁场(磁通量Ф)当转子与定子错开一定角度产生力F与(dФ/dθ)成正比 S

步进电机速度控制系统设计

目录 1 总体方案的确定 (1) 1.1 对步进电机的分析 (1) 1.2 电机的控制方案 (2) 1.3 控制算法的方案 (3) 1.4 串口通讯的模拟 (3) 2 硬件的设计与实现 (4) 2.1 微处理器的选择 (4) 2.2 控制电路的实现 (4) 2.3 键盘和显示电路 (6) 3 软件的设计与实现 (6) 3.1 控制信号输入程序 (7) 3.2 步进电机控制程序设计 (8) 3.3 程序分析及说明 (9) 4 系统的仿真与调试 (10) 4.1 程序的调试 (11) 4.2 串口通信的调试 (11) 4.3 调试结果及分析 (11) 5 设计总结 (13) 参考文献 (14) 附录 (15)

步进电机速度控制系统设计报告 1 总体方案的确定 系统以单片机为核心,接收并分析来自键盘或串口的控制指令,经过CPU 的逻辑计算输出控制信息,让步进电机按要求转动。由于步进电机是开环元件,系统不需反馈环节,但也同时要求控制信号足够精确。此外,为实现单片机与电机之间信号对接,需要加入步进电机驱动单元。 1.1 对步进电机的分析 步进电机又叫脉冲电机,它是一种将电脉冲信号转化为角位移的机电式数模转换器。在开环数字程序控制系统中,输出控制部分常采用步进电机作为驱动元件。步进电机控制线路接收计算机发来的指令脉冲,控制步进电机做相应的转动,步进电机驱动数控系统的工作台或刀具。很明显,指令脉冲的总数就决定了数控系统的工作台或刀具的总位移量,指令脉冲的频率决定了移动的速度。因此,指令脉冲能否被可靠地执行,基本上取决于步进电机的性能。 步进电机的工作就是步进转动。在一般的步进电机工作中,其电源都是采用单极性的直流电源。要是步进电机转动,就必须对步进电机定子的各相绕组以适当的时序进行通电。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(即步进角)。通过控制脉冲个数即可以控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,即可达到调速的目的。本设计是用单片机输出可调脉冲作为单片机的控制信号,通过改写脉冲频率调节单片机转速。 常见的步进电机分三种:永磁式(PM),反应式(VR)和混合式(HB),永磁式步进一般为两相,转矩和体积较小;反应式步进一般为三相,可实现大转矩输出,但噪声和振动都很大。混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点,它又分为两相和五相,应用最为广泛。单片机管脚输出电压一般不足以驱动步进电机转动,所以需要在单片机和步进电机之间加入驱动电路。

步进电机的PLC 控制调速方法之探索

步进电机的PLC 控制调速方法之探索 步进电机又叫做脉冲电机,是控制系统中的一种执行元件。它的作用是将脉冲信号变换为相 应的位移,即给一个脉冲电信号,步进电机就转动一个角度或前进一步。由于步进电机的位 移与脉冲个数成正比,其转向与脉冲分配到步进电机的各相绕组的相序有关。所以只要控制 指令脉冲的数量、频率及电机绕组通电的相序,便可控制步进电机的输出位移量、速度和方向。步进电机具有较好的控制性能,其启动、停止、正反转及其它任何运行方式的改变都可 在少数脉冲内完成,且可获得较高的控制精度,从而实现精确定位。同时可以通过控制脉冲 频率来控制步进电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。在负载能力范围内,这些 关系不因电源电压、负载大小、环境条件的波动而变化,因而可适用于开环系统中作执行元件,使控制系统大为简化。目前,我国已较多地将步进电机用于机械加工的数控机床中,在 绘图机、轧钢机的自动控制、自动记录仪表和数模变换等方面也得到较多的应用。 可编程序控制器简称PLC,是一种数字运算操作的控制系统,专门用于工业环境设计。它的 主要特点是可靠性高、使用方便、体积小、重量轻、编程简单易学,在工业控制领域得到广 泛的应用。目前,利用PLC 技术可以方便地实现对电机速度和位置的控制,方便地进行各种 步进电机的操作,完成各种复杂的工作。它代表了先进的工业自动化革命,加速了机电一体 化的实现。 本论文以项目教学法的方式探索步进电机的PLC 控制转速方法。本设计控制要求如下:按下 启动按钮,步进电机以100Hz 的基准频率正转。按一次加速按钮,频率以50Hz 递增,最多 加速5 次;按一次减速按钮,频率以25Hz 递减,最多减速4 次。加速时为正转,减速时为反转。按下停止按钮,步进电机立即停止运行。步进电机驱动器的细分设置为1,电流设置为1.5A。 1 控制系统的硬件设计 1.1 控制系统的结构。本设计中,系统硬件部分由上位机、PLC、步进电机驱动器、步进电机、负载等组成。上位机是计算机,作为控制面板、人机交互界面和控制软件编制环境,通过与PLC 的通信,实现操作监控功能;PLC 发出脉冲信号、方向信号,通过步进电机驱动器控制步进电机的运行状态。 1.2 控制系统的硬件。 1.2.1 PLC。使用PLC 控制步进电机时,应该保证PLC 具有高速脉冲输出功能。通过选择具有 高速脉冲输出功能或专用运动控制功能的模块来实现。在本设计中,采用的是三菱系列 FX2N-32MT 型的晶体管输出型PLC。在PLC 的选型上,必须采用晶体管输出型PLC,若使用继电器型的PLC,则高速脉冲的输出很难达到控制要求。 1.2.2 步进电机。步进电机有步距角(涉及到相数)、静力矩、电流三大要素组成。根据负载的控制精度要求选择步距角大小,根据负载的大小确定静力矩,静力矩一经确定,根据电机 矩频特性曲线来判断电机的电流。一旦三大要素确定,步进电机的型号便确定下来了。 1.2.2.1 步距角的选择。步进电机的步距角取决于负载精度的要求,将负载的最小分辨率(当量)换算到电机轴上,每个当量电机应走多少角度(包括减速)。电机的步距角应等于或小 于此角度。目前市场上步进电机的步距角一般有0.36 度/0.72 度(五相电机)、0.9 度/1.8 度(二、四相电机)、1.5 度/3度(三相电机)等。 1.2.2.2 静力矩的选择。步进电机的动态力矩一下子很难确定,我们往往先确定电机的静力矩。静力矩选择的依据是电机工作的负载,而负载可分为惯性负载和摩擦负载两种。单一的惯性 负载和单一的摩擦负载是不存在的。直接起动时(一般由低速)两种负载均要考虑,加速起

步进电机的原理,分类,细分原理

步进电机原理及使用说明 一、前言 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元件。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,即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在,加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。 虽然步进电机已被广泛地应用,但步进电机并不能象普通的直流电机,交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事,它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的一种开环线性执行元件,具有无累积误差、成本低、控制简单特点。产品从相数上分有二、三、四、五相,从步距角上分有0.9°/1.8°、0.36°/0.72°,从规格上分有口42~φ130,从静力矩上分有0.1N?M~40N?M。 签于上述情况,我们决定以广泛的感应子式步进电机为例。叙述其基本工作原理。望能对广大用户在选型、使用、及整机改进时有所帮助。 二、感应子式步进电机工作原理 (一)反应式步进电机原理 由于反应式步进电机工作原理比较简单。下面先叙述三相反应式步进电机原理。 1、结构: 电机转子均匀分布着很多小齿,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て、2/3て,(相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示),即A与齿1相对齐,B与齿2向右错开1/3て,C与齿3向右错开2/3て,A…与齿5相对齐,(A…就是A,齿5就是齿1)下面是定转子的展开图: 2、旋转: 如A相通电,B,C相不通电时,由于磁场作用,齿1与A对齐,(转子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て,此时齿3与C偏移为1/3て,齿4与A偏移(て-1/3て)=2/3て。 如C相通电,A,B相不通电,齿3应与C对齐,此时转子又向右移过1/3て,此时齿4与A偏移为1/3て对齐。 如A相通电,B,C相不通电,齿4与A对齐,转子又向右移过1/3て 这样经过A、B、C、A分别通电状态,齿4(即齿1前一齿)移到A相,电机转子向右转过一个齿距,如果不断地按A,B,C,A……通电,电机就每步(每脉冲)1/3て,向右旋转。如按A,C,B,A……通电,电机就反转。 由此可见:电机的位置和速度由导电次数(脉冲数)和频率成一一对应关系。而方向由导电顺序决定。 不过,出于对力矩、平稳、噪音及减少角度等方面考虑。往往采用A-AB-B-BC-C-CA-A这种导电状态,这样将原来每步1/3て改变为1/6て。甚至于通过二相电流不同的组合,使其1/3て变为1/12て,1/24て,这就是电机细分驱动的基本理论依据。 不难推出:电机定子上有m相励磁绕阻,其轴线分别与转子齿轴线偏移1/m,2/m……(m-1)/m,1。

步进电机的控制

《RC正弦波振荡电路》 课程设计说明书 专业班级:2012级电子信息科学与技术2班姓名: 指导教师:江郑云 设计时间: 2014、11、26——2014、11、10 物理与电气工程学院 2014年11 月10 日 摘要

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元件。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,即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在,加上步进电机只有周期的误差而无累计误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变得非常简单。步进电机的调速一般是改变输入步进电机的脉冲的频率来实现步进电机的调速。因为步进电机每给一个脉冲就转动一个固定的角度,这样就可以通过控制步进电机的一个脉冲就到下一个脉冲的时间间隔来改变脉冲的频率,延时的长短来具体控制步进角来改变步进电机的转速,从而实现步进电机的调速。在本设计方案中采用AT89C52型单片机内部的定时器改变CP脉冲的频率从而实现对步进电机的转速进行控制,实现电机调速与正反转的功能。 关键词:步进电机单片机小系统数码管发光二极管

目录 一、引言 (1) 1.1 设计背景 (1) 1.2 设计要求 (2) 二、硬件电路的设计 (2) 2.1 系统总电路框图 (2) 2.2 电路单元 (2) 2.2.1 STC89C52小系统 (2) 2.2.2 ULN2003驱动芯片 (3) 2.2.3 步进电机 (4) 2.3原理图 (5) 2.3.1 最小系统原理图 (6) 2.3.2键盘模块原理图 (6) 2.3.3八位数码管显示原理图 (7) 2.3.4 电机驱动模块原理图 (7) 三、软件系统 (8) 3.1 系统流程图 (8) 3.2 主程序 (9) 四、参考资料 (11)

步进电机主要性能指标

1.何为步进电机,何为步进电机驱动器? 步进电机是一种作为控制用的特种电机, 它的旋转是以固定的角度(称为“步距角”)一步一步运行的, 其特点是没有积累误差(精度为100%),所以广泛应用于各种开环控制。步进电机的运行要有一电子装置进行驱动, 这种装置就是步进电机驱动器, 它是把控制系统发出的脉冲信号转化为步进电机的角位移, 或者说: 控制系统每发一个脉冲信号, 通过驱动器就使步进电机旋转一步距角。所以步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比。所以,控制步进脉冲信号的频率,可以对电机精确调速;控制步进脉冲的个数,可以对电机精确定位目的; 2.何为驱动器的细分? 要了解“细分”,先要弄清“步距角”这个概念:它表示控制系统每发一个步进脉冲信号,电机所转动的角度。电机出厂时给出了一个步距角的值,如86BYG250A型电机给出的值为0.9°/1.8°(表示半步工作时为0.9°、整步工作时为1.8°),这个步距角可以称之为‘电机固有步距角’,它不一定是电机实际工作时的真正步距角,真正的步距角和驱动器有关,参见下表(还以型86BYG250A电机为例):电机固有步距角所用驱动器类型及工作状态电机运行时的真正步距角 0.9°/1.8°驱动器工作在半步状态0.9° 0.9°/1.8°细分驱动器工作在5细分状态0.36° 0.9°/1.8°细分驱动器工作在10细分状态0.18° 0.9°/1.8°细分驱动器工作在20细分状态0.09° 0.9°/1.8°细分驱动器工作在40细分状态0.045° 从上表可以看出:步进电机通过细分驱动器的驱动,其步距角变小了,如驱动器工作在10细分状态时,其步距角只为‘电机固有步距角’的十分之一,也就是说:‘当驱动器工作在不细分的整步状态时,控制系统每发一个步进脉冲,电机转动1.8°;而用细分驱动器工作在10细分状态时,电机只转动了0.18°’,这就是细分的基本概念。细分功能完全是由驱动器*精确控制电机的相电流所产生的,与电机无关。 2.驱动器细分有什么优点,为什么一定建议我使用细分功能?驱动器细分后的主要优点为: 1.完全消除了电机的低频振荡。低频振荡是步进电机(尤其是反应式电机)的固有特性, 而细分是消除它的唯一途径,如果您的步进电机有时要在共振区工作(如走圆弧),选择细分驱动器是唯一的选择。 2.提高了电机的输出转矩。尤其是对三相反应式电机,其力矩比不细分时提高约30-40% 。 3.提高了电机的分辨率。由于减小了步距角、提高了步距的均匀度,‘提高电机的分辨率’ 是不言而喻的。 以上这些优点,尤其是在性能上的优点,并不是一个量的变化,而是质的飞跃。根据我们的记录,原来使用不细分驱动器的用户通过比较后,大都改选为细分驱动器。所以我们建议您最好选用细分驱动器。 4.何为混合式步进电机,何为反应式步进电机,两者有何区别? ?在结构和材料上不同,反应式电机不象混合式电机那样内部具有永久磁性材料,故反应式电机没有自阻,而混合式电机有自阻(即在电机未加电的情况下有一定的自锁力)。?在运行性能上有差别,混合式电机运行时相对较平稳,输出力矩相对较大,运行声音小。?两种电机在价格上有差别,反应式电机比混合式电机相对便宜。 5.何为步进电机的相数,我应该选择几相的步进电机? 步进电机的相数是指电机内部的线圈组数,目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。电机相数不同,其步距角也不同,一般二相电机的步距角为0.9°/1.8°、三相的为0.75°/1.5°等、五相的为0.36°/0.72°。在没有细分驱动器时,用户主要*选择不同相数的步进电机来满足自己步距角的要求。如果使用细分驱动器,则‘相数’将变得没有意义,用户只

步进电机的控制方式【文献综述】

文献综述 电气工程及自动化 步进电机的控制方式 摘要:首先对步进电机的概念做了简单的介绍,并且对步进电机的发展前景做了简要的描述。然后对步进电机的传统控制、PLC控制、DSP控制、ARM控制方式以及单片机控制做了系统的说明。重点描述了基于单片机的步进电机控制方式。 关键字:步进电机;单片机;控制 引言 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元件。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,即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在,加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点,使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变化非常简单,因此广泛应用在数控机床、机器人、自动化仪表等领域。虽然步进电机已被广泛地应用,但步进电机并不能象普通的直流电机、交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。 一.步进电机的发展前景 步进电动机经过几十年的发展,已成为除直流电动机和交流电动机以外的应用最广泛的第三类电动机。在开环高分辨率的定位系统中,至今还没有发现更合适取代它的产品,特别是在一些功率相当小的系统中,步进电机更具有无可替代的主流地位。 预计未来步进电机的研究还会持续深入下去,研究方向之一是电机和驱动的一体化,使步进电机体积更小巧、性能更优越,性价比更高,在大量的民用设备中批量化使用。 二.步进电机的控制方式 2.1传统方式的步进电机控制系统 在传统的步进电机控制方式中, 由控制器产生控制指令,环形分配器根据指令将输入的单一脉冲串,按工作方式和转向分别依次向连接到步进电机各相绕组的功率放大器分配脉冲,以便形成旋转磁场。 这种方式的各部分硬件的设计、选型、接口匹配往往要花费设计者很大的精力和劳动。接口信号的匹配以及元器件的质量等对整个系统的可靠性影响很大。 2.2 基于PLC的步进电机控制系统

步进电动机控制方法

技能大赛自动线的安装与调试》项目二等奖 心得二 心得二:步进电机的控制方法 我带队参加《2008年全国职业院校技能大赛自动线的安装与调试》项目,我院选手和其他院校的三位选手组成了天津代表队,我院选手所在队获得了《2008年全国职业院校技能大赛自动线的安装与调试》项目二等奖,为天津市代表队争得了荣誉,也为我院争得了荣誉。以下是我这个作为教练参加大赛的心得二:步进电机的控制方法 《2008年全国职业院校技能大赛自动线的安装与调试》项目的主要内容包括如气动控制技术、机械技术(机械传动、机械连接等)、传感器应用技术、PLC控制和组网、步进电机位置控制和变频器技术等。但其中最为重要的就是PLC方面的知识,而PLC中最重要就是组网和步进电机的位置控制。 一、 S7-200 PLC 的脉冲输出功能 1、概述 S7-200 有两个置PTO/PWM 发生器,用以建立高速脉冲串(PTO)或脉宽调节(PWM)信号波形。 当组态一个输出为PTO 操作时,生成一个50%占空比脉冲串用于步进电机或伺服电 机的速度和位置的开环控制。置PTO 功能提供了脉冲串输出,脉冲周期和数量可由用户控制。但应用程序必须通过PLC内置I/O 提供方向和限位控制。 为了简化用户应用程序中位控功能的使用,STEP7--Micro/WIN 提供的位控向导可以帮助您在几分钟内全部完成PWM,PTO 或位控模块的组态。向导可以生成位置指令,用户可以用这些指令在其应用程序中为速度和位置提供动态控制。 2、开环位控用于步进电机或伺服电机的基本信息 借助位控向导组态PTO 输出时,需要用户提供一些基本信息,逐项介绍如下: ⑴最大速度(MAX_SPEED)和启动/停止速度(SS_SPEED) 图1是这2 个概念的示意图。 MAX_SPEED 是允许的操作速度的最大值,它应在电机力矩能力的范围。驱动负载所需的力矩由摩擦力、惯性以及加速/减速时间决定。

步进电机工作原理及功能运用

步进电机工作原理及功能运用 双击自动滚屏发布者:admin 发布时间:2012-02-18 03:06:33 阅读:495次【字体:大中小】步进电机的概术: 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组件,是目前行业设备的主要配件,如剥线机设备就需要用到此步进电机。 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,即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角。 这一线性关系的存在,加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。 单相步进电机有单路电脉冲驱动,输出功率一般很小,其用途为微小功率驱动。多相步进电机有多相方波脉冲驱动,用途很广。使用多相步进电机时,单路电脉冲信号可先通过脉冲分配器转换为多相脉冲信号,在经功率放大后分别送入步进电机各项绕组。每输入一个脉冲到脉冲分配器,电机各相的通电状态就发生变化,转子会转过一定的角度(称为步距角)。正常情况下,步进电机转过的总角度和输入的脉冲数成正比;连续输入一定频率的脉冲时,电机的转速与输入脉冲的频率保持严格的对应关系,不受电压波动和负载变化的影响。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,即给电机加一个脉冲信号,电机则转

过一个步距角。 步进电机按旋转结构分两大类:1是圆型旋转电机如下图A 2直线型电机,结构就象一个圆型旋转电机被展开一样,如下图B 步进电机的别称 步进电机(stepping motor),步进电机(step motor),或者是脉冲电机(pulse motor),其它的如(stepper motor)等……有着各式各样的称呼方式,这些用日本话来表示的时候,就成为阶动电动机,还有,阶动就是一步一步阶段动作的意思,这各用另外一种语言来表示时,就是成为步进驱动的意思,总之,就是输入一个脉冲就会有一定的转角,分配转轴变位的电动机。 一、步进电机的特点

步进电机的控制

2.2.2 驱动模块的组成 驱动模块在步进电动机中起着及其重要的作用。步进电动机的驱动模块跟步进电动机本体其实是一个整体,驱动模块和步进电动机共同决定着步进电动机的性能。 其原理框图如图2—1所示: 图2-1 驱动模块框图 首先由PLC 或者其他控制器给它发指令让它接受信号,其次经过将信号变频再传递脉冲信号给分配器,然后再输送脉冲给放大器,将脉冲放大后最后到达步进电机本体,然后再由步进电机带动负载或者工作机构。 2.2.3 步进电动机的步距角 步距角的大小一般是由步进电机的型号决定的,还有细分数的设定也会影响步距角的大小,设计中用到的42步进电机的步距角为1.8度,但也可以通过以下的公式求得: (2-1) 式中, β-步距角,每一个电脉冲(每拍)转子转动的角度 K-通电方式系数,拍数等于相数时K=1,否则K=2 M-定子相数 Z-转子齿数。 2.2.4 步进电机的种类及选型 步进电动机的种类分别为:反应式步进电动机、永磁式步进电动机以及混合式步进电动机。 360KM ?=Z

因设计需要满足一定的精度要求,再加上考虑到实验经费有限等问题,于是在该课题设计中选用的是两相混合式步进电机,型号为:42BYGH47。 步进电机通电方式各式各样。不同的通电方式对步距角的大小也有不同的影响,于是对步进电动机的位移精度也有不同的影响。 由于在本课题设计中选择的是两相混合式步进电动机,考虑到对位移精度的要求,于是就通电方式而言,选用两相四拍通电方式。 2.3旋转编码器 2.3.1旋转编码器的基本概念 旋转编码器也叫速度传感器,它在本次设计中主要用于对步进电机测速以及做一个脉冲量的反馈作用。具体工作原理就是用来测量转速的装置光电式旋转编码器通过光电转换可将输出轴的角位移、角速度等机械量转换成相应的电脉冲以数字量输出(REP)错误!未找到引用源。。一般用它就可以给步进电机提供反馈,就可以实现闭环控制。 旋转编码器里面是有光栅码盘的,光栅码盘转动一圈,那么就会输出一圈的脉冲信号。所以将其用在对步进电机的测速以及速度控制上是极其合适的。 2.4人机界面 人机页面也称Human Machine Interface,简称HMI。HMI是用户和系统之间远程交流的中介,实现了远程控制的功能。人机页界面装置主要就是用来模拟现场的运行状态以及将实验中需要的某些数据直观的在PC端上显示出来,根本上来讲就是起到了在PC端进行运行控制和监控的作用。 人机页面一般都是在工业生产环境之中,所以人机页面的质量要求必须很高,具有很强的抗干扰能力。操作人员可以通过在人机页面上面进行操作控制机器的运行,这样大大减少了事故的发生概率。人机页面的功能主要有下面几种:报警的显示、输出过程的值、过程可视化记录功能、报警纪录、操作人员对过程的控制、过程参数管理和设备参数管理。 设计中使用的人机界面软件为GT Desiner3和GT simulator3这两款软件。

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