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你知道三種步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式的優(yōu)缺點(diǎn)嗎?

瀏覽次數(shù):329       日期:2018-05-23 07:04:47

        步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)辦法有整步,半步,細(xì)分驅(qū)動(dòng)。三者既有差異又有聯(lián)絡(luò),現(xiàn)在,市面上許多驅(qū)動(dòng)器支撐細(xì)分驅(qū)動(dòng)辦法。
  我們都知道步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種把電脈沖信號轉(zhuǎn)換成機(jī)械角位移的操控電機(jī),常作為數(shù)字操控體系中的履行元件。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號,它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向滾動(dòng)一個(gè)固定的視點(diǎn)(這個(gè)視點(diǎn)叫做歩距角)。
  正常運(yùn)動(dòng)情況下,它每轉(zhuǎn)一周具有固定的步數(shù);做接連步進(jìn)運(yùn)動(dòng)時(shí),其旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速與輸入脈沖的頻率堅(jiān)持嚴(yán)格的對應(yīng)聯(lián)系,不受電壓動(dòng)搖和負(fù)載改變的影響。本文小編將帶領(lǐng)我們具體的了解步進(jìn)電機(jī)整步驅(qū)動(dòng)、半步驅(qū)動(dòng)、細(xì)分驅(qū)動(dòng)的工作原理及優(yōu)缺陷。
  步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)辦法
  如下圖是兩相步進(jìn)電機(jī)的內(nèi)部定子示意圖,為了使電機(jī)的轉(zhuǎn)子能夠接連、平穩(wěn)地滾動(dòng),定子有必要發(fā)生一個(gè)接連、均勻的磁場。因?yàn)閺奈⒂^上看,電機(jī)轉(zhuǎn)子一直跟從電機(jī)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(shí)步進(jìn)電機(jī)就出現(xiàn)失步現(xiàn)象。
                                       步進(jìn)電機(jī)
  一文解析步進(jìn)電機(jī)三種驅(qū)動(dòng)辦法的優(yōu)缺陷
  既然電機(jī)轉(zhuǎn)子是跟從電機(jī)定子磁場滾動(dòng),而電機(jī)定子磁場的強(qiáng)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(jī)的定子電流,則能夠達(dá)到驅(qū)動(dòng)電機(jī)的目的。下圖是兩相步進(jìn)電機(jī)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(gè)組成后發(fā)生的電流I就是電機(jī)定子的組成電流,它能夠代表電機(jī)定子發(fā)生磁場的巨細(xì)和方向。
                                                           步進(jìn)電機(jī)
  一文解析步進(jìn)電機(jī)三種驅(qū)動(dòng)辦法的優(yōu)缺陷
  根據(jù)以上步進(jìn)電機(jī)的布景描繪,關(guān)于步進(jìn)電機(jī)的整步、半步、細(xì)分的三種驅(qū)動(dòng)辦法,都會是同一種辦法,僅僅電流把一個(gè)圓(360°)切割的粗細(xì)程度不同。
  1、整步驅(qū)動(dòng)
  關(guān)于整步驅(qū)動(dòng)辦法,電機(jī)是走一個(gè)整步,如關(guān)于一個(gè)步進(jìn)角是3.6°的步進(jìn)電機(jī),整步驅(qū)動(dòng)是每走一步是走3.6°。
  下圖是整步驅(qū)動(dòng)辦法中,電機(jī)定子的電流次序示意圖:
  由上圖可知,整步驅(qū)動(dòng)每一時(shí)間只要一個(gè)相通電,所以這種驅(qū)動(dòng)辦法的驅(qū)動(dòng)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(jī)整步驅(qū)動(dòng)相序如下:
  BB’→A’A→B’B→AA’→BB’
  下圖是這種驅(qū)動(dòng)辦法的電流矢量切割圖:
                                                            步進(jìn)電機(jī)
  一文解析步進(jìn)電機(jī)三種驅(qū)動(dòng)辦法的優(yōu)缺陷
 
  可見,整步驅(qū)動(dòng)辦法的電流矢量把一個(gè)圓均勻切割成四份。
 
  下圖是整步驅(qū)動(dòng)辦法的A、B相的電流I vs T圖:

                                      步進(jìn)電機(jī)
  一文解析步進(jìn)電機(jī)三種驅(qū)動(dòng)辦法的優(yōu)缺陷
 
  總結(jié):
 
  能夠看出,整步驅(qū)動(dòng)的缺陷:描出的正弦波是粗糙的。運(yùn)用這種辦法驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī),低速時(shí)電時(shí)機(jī)顫動(dòng),噪聲會比較大??墒?,這種驅(qū)動(dòng)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(dòng)器制作本錢簡略得到操控。
 
  2、半步驅(qū)動(dòng)
 
  關(guān)于半步驅(qū)動(dòng)辦法,電機(jī)是走一個(gè)半步,如關(guān)于一個(gè)步進(jìn)角是3.6°的步進(jìn)電機(jī),半步驅(qū)動(dòng)是每走一步,是走1.8°(3.6°/2)。
 
  下圖是半步驅(qū)動(dòng)辦法中,電機(jī)定子的電流次第示意圖:
 步進(jìn)電機(jī)
  一文解析步進(jìn)電機(jī)三種驅(qū)動(dòng)辦法的優(yōu)缺陷
 
  由上圖可見,半步驅(qū)動(dòng)辦法的比整步驅(qū)動(dòng)辦法相對雜亂一些,在同一時(shí)間,可能兩個(gè)相都需求被通電,假如要求電機(jī)滾動(dòng)的力矩平穩(wěn),則需求在兩相一起通電時(shí),通電電流應(yīng)該為單相通電電流的sin(45°),即√2/2。當(dāng)然,能夠直接通以和單相通電流持平的電流,結(jié)果是電機(jī)滾動(dòng)進(jìn)程中的力矩不穩(wěn)定,但它帶來的優(yōu)點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)電路或軟件編寫的簡化。
 
  以下是這種的驅(qū)動(dòng)辦法的驅(qū)動(dòng)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(jìn)行通電即可。
 
  當(dāng)按以上相序?qū)﹄姍C(jī)通電,發(fā)生的電流矢量則能夠把一個(gè)圓切割成8份,如下圖所示:
 
  半步驅(qū)動(dòng)一方面使電機(jī)的步進(jìn)分辨率進(jìn)步了一倍,且電機(jī)工作會更為平穩(wěn)。
 
  比照地,半步驅(qū)動(dòng)辦法的兩相電流圖如下圖所示:
 步進(jìn)電機(jī)
  一文解析步進(jìn)電機(jī)三種驅(qū)動(dòng)辦法的優(yōu)缺陷
 
  總結(jié):
 
  由上圖看出,半步驅(qū)動(dòng)辦法的長處:描出的正弦波較之整步驅(qū)動(dòng)辦法,有了改觀,進(jìn)步了精度。這樣的優(yōu)點(diǎn)是在無需更改電機(jī)的情況下,電機(jī)的步進(jìn)角分辨率進(jìn)步了一倍,且電機(jī)工作相對安靜一些。
 
  3、細(xì)分驅(qū)動(dòng)
 
  如下圖,能夠看出某種規(guī)則:
                                       步進(jìn)電機(jī)
  一文解析步進(jìn)電機(jī)三種驅(qū)動(dòng)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(xì)分驅(qū)動(dòng)的切割圖,從微觀上可幻想,電機(jī)轉(zhuǎn)子走一步的視點(diǎn)將會隨著細(xì)分?jǐn)?shù)的添加而減小,電機(jī)滾動(dòng)也越來越平穩(wěn)、安靜。從某種意義上,整步和半步驅(qū)動(dòng)也是細(xì)分驅(qū)動(dòng)的相同,它們的聯(lián)系就如正方形和長方形的聯(lián)系。
                                    步進(jìn)電機(jī)
  一文解析步進(jìn)電機(jī)三種驅(qū)動(dòng)辦法的優(yōu)缺陷
 
  上圖是4細(xì)分驅(qū)動(dòng)辦法的兩相電流圖,由圖看出,這時(shí)每相電流的曲線較半步驅(qū)動(dòng)時(shí)的電流曲線愈加細(xì)膩。
 
  電流細(xì)分是細(xì)分驅(qū)動(dòng)的其間一種辦法,恒流的完成常用斬波驅(qū)動(dòng),給定的電流是以正弦波散布。另一種為電壓細(xì)分,這種辦法是比正弦波的電壓驅(qū)動(dòng)電機(jī)的線圈,能夠不需求反應(yīng)地完成電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng),可是因?yàn)殡姍C(jī)的反電勢等的作用,正弦波電壓驅(qū)動(dòng)并不能發(fā)生正弦波的電流,作用沒有電流細(xì)分好,可是它的驅(qū)動(dòng)電路相對簡略。
 
  總結(jié):
 
  細(xì)分能夠進(jìn)步電機(jī)的步進(jìn)角分辨率,可是,這并不是細(xì)分驅(qū)動(dòng)的初衷,而是為了減緩步進(jìn)電機(jī)工作進(jìn)程的轟動(dòng)和噪聲,使電機(jī)的力矩輸出更平穩(wěn)。這有點(diǎn)像數(shù)碼相機(jī)的光學(xué)變焦和數(shù)字變焦的聯(lián)系,進(jìn)步步進(jìn)體系分辨率最好依托電機(jī)自身和機(jī)械結(jié)構(gòu)。
 
在工程使用中,電機(jī)的細(xì)分?jǐn)?shù)可能不同,在低速時(shí),可增大細(xì)分?jǐn)?shù),當(dāng)速度添加時(shí),減少細(xì)分?jǐn)?shù)。 
 

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