三相混合式步进电机驱动器设计
胡静1 丰宋波 2
（1.武汉理工大学自动化学院，湖北 武汉 430070；2.深圳纽科利核电工程有限公司，广东 深圳518124） 摘 要：为了提高三相混合式步进电机低频运行的稳定性、降低系统噪声和振动，设计了采用功率器件和细分技术的驱动器。通过合理选择步进电机相绕组细分电流波形，增加步进电机运行的平稳性，具体的分析了控制电路的设计：电流指令发生器、电流闭环控制器以及故障保护电路。
关键词：混合式步进电动机；驱动器；细分技术
中图分类号：TM383.6 文献标识码：A 文章编号：1672-4801（2010）02-070-04
早期的三相混合式步进电机驱动器是完全由模拟电路实现，硬件电路复杂。随着电机驱动朝着数字化的方向发展，后来出现了数字与模拟
相结合的三相混合式步进电机驱动 器[1]
，随着
高速DSP 的出现，电机控制朝着全数字控制[2]
的方向发展。一方面，由于采用全数字控制，硬件电路相当简单，成本低廉；另一方面，可以利用DSP 运算速度快、精度高和软件编程灵活的特点，采用合适的控制策略，提高驱动器的性能。目前，步进电机驱动系统存在的主要问题之一是低频振荡。步进电机在低速运行时易出现低频振动现象，振动频率与负载情况和驱动器性能有关，低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。本文主要是针对步进电机低频整荡的问题，设计了采用功率器件和细分技术的驱动器。
1 驱动器设计
三相混合式步进电机驱动器系统分为两大部分，一是主回路部分，二是控制回路部分。驱动器结构框图如图1
所示。
图1驱动器结构框图
1.1主回路部分
驱动器的主回路部分采用交直交电压型逆变器形式。由不控整流桥、滤波器、逆变器以及三相混合式步进电动机等组成。不控整流桥和滤波电容器一起构成直流电压源，完成恒频恒压(CFCV)交流电源到直流电源的变换。不控整流桥由功率二极管完成，其中输入为220V、50Hz 交流电，输出直流电压为300V。逆变器实现从直流到变频变压(VFVV)交流的转换，提供所要求的电流给三相混合式步进电机。逆变器由三菱公司生产的20A、1200V 功率模块组成。该模块内部集成了6只IGBT，构成三相全控逆变桥。驱动器采用两只霍尔电流传感器检测步进电动机相电流的瞬时值。 1.2 控制回路部分
驱动器的控制回路部分主要包括电流指令发生器、电流闭环控制器以及故障保护电路三部分。电流指令发生器的输入信号包括脉冲输入信号SP、正反转控制信号U／D、使能控制信号EN 和细分控制信号MIC。另外还有步数选择开关和相电流幅值选择开关，其中，脉冲输入信号可以由CNC 系统或其他控制系统给出，接口采用RS422差动输入方式，这具有传输距离远、抗干扰能力强的优点。电流指令发生器结构图如图2
所示。
图2 电流指令发生器结构图
实际运行中，当三相正弦电流流过步进电动机绕组时，若对正弦电流进行正弦量化控制(如图
3所示)，则函数的每一阶梯与电机的每一步相对应，电机每转的步数就由每一个周期正弦电流的阶梯数和电机的磁极对数决定。虽然从理论上来说电机每一转的步数可以做得比较高，但考虑到实际应用的情况，系统选择了10倍细分功能。步数选择用波段开关设置，通过和细分控制信号的配合，可设置步进电动机的每转步数为200、300、600(无细分)、2000、3000、6000(细分)。相电流选择控制也由波段开关设置，它可以调整步进电动机相电流设置值在1/4～1倍额定电流之间变化。循环计数器采用可编程逻辑器件GAL，两片EPROM 中存放了产生各相电流的正弦量化数据。D/A 转换采用并行输入8位精度的
AD7524。
图3 流入电机绕组的三相阶梯状电流
1.2.1 总电流控制原理
电流控制环节是三相混合式步进电动机恒总流驱动器的关键技术之一，它对步进电机的运行特性及驱动器的可靠性有显著影响。其分为三个部分，第一部分总电流检测部分：图4中R S 为串在主回路的检测电阻。I 0为总电流，V S = R S I 0为检测电阻上的压降，反映总电流的大小。第二部分为低通滤波部分，Rt，Ct 为滤波电阻和电容，V 1= V ref 是与额定总电流对应的基准电压。第三部分是三相混合式步进电动机恒总流驱动器电
流控制环节。V 1为V S
经滤波后的电压信号。V 1> V ref 时, 总电流超过限定值，比较器输出低电平，
立刻对D 触发器清零，使D 触发器输出Q = 0，
关断所有下桥功率管，使绕组电流减小。当V 1
< V ref 时，比较器输出高电平。当恒频同步脉冲上升沿到来时，使D 触发器的输出Q 等于环形分配器产生的逻辑信号。脉冲发生器产生脉冲信号，接到D 触发器的clock 端，用这一脉冲信号检测电流反馈信号和环分信号，使触发器的输出Q 为下桥环分信号K ，用Q 去控制下桥臂功率管的导通和关断，每来一个脉冲检测一次，实质上这是一种恒频逐个脉冲比较的定电流控制电路。
输入到功放桥的总线电流是相电流的合成，在电机的每次状态转换以及在某一状态时的斩波导通和斩波关断过程中，取样电阻上的取样电压都实时在检测总线电流，当取样电压大于参考电压时，电流反馈信号会关断所有下桥臂功率管，这时就会有绕组续流发生，续流电流与相电压方向相反，绕组电感储能向其余绕组回路和电源释放。这意味着总线提供电流减少。当总线电流减小到一定程度，使得取样电阻上的取样电压小于参考电压时，电流反馈信号会使下桥臂的功率管重新开通，电源电压提供的电流增加，总线电流又开始增加，而后重复上述过程。这样总线电流
在电机运行过程中基本保持恒定。
图4 电流控制环节
1.2.2 电流闭环控制
电流闭环控制部分采用模拟运算放大器构成比例调节器(P 方式)。调节器输出信号和三角载波信号比较，生成驱动功率器件开通关断的SPWM 信号，功率器件的开关频率为15kHz。 1.2.3 故障检测及保护电路
为了保证系统安全运行，设计了系统故障检测及保护电路，它主要有故障信号检测电路、故障记忆电路、故障显示等三个部分组成（如图5所示）。其中故障信号检测会对传递来的模拟量和数字量分别进行检测，并各级设定的安全值比较，排列出要解决问题的优先等级，并把相关信息传
递给故障记忆电路。故障记忆电路由故障区别显示装置、故障记忆自锁装置、过流取样装置、断相检测装置、过流保护装置、堵转保护装置组成；其中，过流取样装置的输出端与过流保护装置的输入端相连，断相检测装置的输出端、过流保护装置的输出端、堵转保护装置的输出端分别与故障记忆自锁装置的输入端相连。其保护功能如下：
图5 故障检测及保护逻辑
(1)直流过电压。当主电路的母线直流电压高于某特定值时，会对整个系统的安全造成一定影响。因此直流电压过高时，设计了直流过压保护电路。
(2)熔断器熔断保护。当熔断器因某些意外情况熔断时，驱动器显示故障报警。
(3)控制电源欠压。控制电源电压比较低时，容易引起控制信号的紊乱，驱动器很可能发生误动作。故设计了欠压保护，在欠压故障发生时，停止步进电机驱动器工作，保护驱动器的安全。
(4)短路过电流。当逆变器的桥路中流过较大的电流时，要马上采取适当的方式关断IGBT工作，这种保护由驱动模块EXB840实现。
在系统进入真正运行前，驱动器的上电初始状态将封锁所有逆变器开关信号，以确保逆变器的安全。一旦接收到使能控制信号EN，封锁信号即被解除，控制系统才进入工作状态。有故障发生时，故障继电器断开，保护主电路的安全。1.3 斩波恒流驱动
恒流斩波驱动控制技术是目前步进电机控制的主流技术之一，斩波电路的出现是为了弥补高低压驱动电路波形呈凹形的缺陷，使电机的输出转矩的平均值基本恒定。同时电机的高频响应得以提高，共振现象减弱。其电路结构如图1所示。斩波驱动中，虽然电路较复杂，但是由于驱动电压较高，电机绕组回路又没有串入电阻，整个系统功耗下降很多，所以电流上升快。当达到所需要的电流时，由于取样电阻的反馈作用，使绕组电流基本恒定，从而保证在很大的频率范围内电动机的输出转矩基本恒定。而输出转矩是步进电机的一个重要性能指标，当我们使电机的绕组电流恒定在一个较高的数值时，就可提升电机
的输出转矩。
图6 斩波恒流驱动原理图
2 系统的软件部分
系统采用矢量控制，在给定转子磁链的位置和两相电流的情况下，通过 PI 调节，实时控制步进电机的磁场和转矩，从而就能高效率、高精度的控制步进电机。给定电流idref、iqref与反馈电流idfdb、iqfdb 之差，经 PI 调节之后输出电压参考量 Vdref和 Vqref，再经 PARK 逆变换到α-β坐标系下，就可以获得Vαref和 V-βref，以这两个量作为电压空间矢量法的输入。其中的θ角可以通过对外部的脉冲计数得到。只要θ角划分的足够细，就可以有效的抑制步进电机的振动。
根据控制系统框图和前面的分析，可得系统软件主要由以下六个部分组成：（1）系统初始化子程序；（2）主循环程序；（3）定时器 T1 下溢中断服务子程序；（4）捕获中断服务子程序；（5）功率驱动保护中断服务子程序；（6）掉电中断服务子程序。由于 FSAM10SH60A 的开关频率为 15kHz，即开关周期为67sμ。在程序运行时间允许的情况下，开关频率越高，则控制性能就越好，所以本系统电流环的采样周期就采用了 IPM的开关周期67sμ。从而可知定时器 T1下溢中断服务子程序的调用频率为15kHz，每 67sμ 执行一次，程序中主要包括了电流检测子程序、电流调节子程序、SVPWM 调制子程序、CLARK 变换子程序、PARK 变换子程序、PARK逆（下转第83页）
参考文献：
[1] 西门子（中国）有限公司, SIEMENS．LOGO!手册（V6）[EB/OL]．https://www.doczj.com/doc/1c231238.html,/download/Upload/AS/
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[2] Uwe Graune, Mike Thielert and Ludwig Wenzl．LOGO! Practical Training [M]． Bildungshaus Schulbuchverlage
Westermann Schroedel Diesterweg Schoeningh Winklers GmbH, Braunschweig, Germany，2009.
作者简介：张子义（1959年-），男，高级工程师，研究方向：机电一体化，电机驱动及控制，单片机等。
（上接第72页）
变换子程序以及系统的监测和故障处理模块等。
3 结束语
根据前面的分析，本文主要针对三相混合式步进电机低频整荡的问题，设计了采用功率器件和细分技术的驱动器，具体地分析了控制电路的设计，通过适当选取相绕组细分电流波形，可增加步进电机运行的平稳性，但是对于故障检测及记忆电路如何有效地检测和记忆设计还有待完善，需要深入研究。
参考文献：
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作者简介：胡 静(1984年-)，男，硕士研究生，研究方向：电气智能化测控与故障诊断。
丰宋波(1984年-)，男，本科，主要从事核岛核级电机及常规岛低压电机预防性维修及故障分析处理工作。
D306三相混合式步进电机驱动器使用说明 ！阅读 请详细阅读本说明书后，再进行安装连接！ ！！！安全事项 ★严禁带电对驱动器进行任何拔码设置或进行测量！ ★必须在断电三分钟后，接线，安装和拔码设置！ ★二次开关机之间须有三分钟间隔，以免发生故障报警！ ★驱动器的输入电压需满足技术要求！ ★通电前，确定电源电缆，电机动力电缆，信号电缆连接正确，且连接紧固！ ★通电前，电缆连接完毕后，用万用表电阻档测量驱动器A、B、C端子与接地端子之间的电阻应为无穷大。用万用表最小电阻档测量驱动器A、B、C端子每两相电阻值应相等，避免电机相间短路，或电机缺相引起驱动器损坏。 一．性能简介 D306型号三相伺服混合式步进电机驱动器，具有以下特点： 1．采用交流伺服控制原理，在控制方式上增加了全数字式电流环控制，三相正弦电流驱动输出，使三相混合式电机低速无爬行，无共振区，噪音小。 2．驱动器功放级的电压达到DC325伏，步进电机高速运转时仍然有高转矩输出。 3．具备短路、过压、欠压、过热等完善保护功能，可靠性高。 4．具有细分和半流功能。有多种细分选择，最小步距角可设为0.036°。 5．适用面广，通过设置不同相电流可配置各种电机。
三．外观尺寸
2 3。 接口信号说明：CP+/CP-（脉冲信号）：每个脉冲上升沿使电机转动一步，最小脉宽≥2.5μS,最高接收频率200KHz 。 CW+/CW-（方向信号）：单脉冲控制方式时为方向控制信号输入接口，若CW 为低电平，电机顺时针旋转，CW 为高电平，电机逆时针旋转。双脉冲控制方式时为反转步进脉冲信号输入接口。方向信号切换时间≥10μS 。改变电机旋转方向可通过互换电机任意两相接线。 FREE+/FREE-（脱机信号）脱机信号输入接口，脱机+与脱机-之间分别加高低电平，电机无相电流，电机转子处于不稳定的自由状态（脱机状态）；反之脱机+与脱机-之间分别加相同电平和不接，电机处于锁定状态。 Vin 外部电源输入端（仅需接ERR 和FINE 时所需） ERR 报警信号输出接口。 FINE 当FINE 为高电平时，细分功能有效，当FINE 为低电平时，细分功能无效。 当细分功能为无效时，电机每转的脉冲数为细分功能有效时的1/10。 五.拔码开关设置 D306驱动器有一个拔码开关，如图示： 1 2437865 1． 相电流设置 步进电机内部线圈必须接成三角形，驱动器的相电流设置值必须小于或等于电机铭牌上的额定相电注：若电机额定电流标称值是“Y ”接法的电流值时，设定电流值等于额定值的1.7倍。 2. 半流功能设置 半流功能是指输入脉冲频率<800Hz 时输出相电流减小到额定值的60%，可防止电机发热，减小低频振动。通常拔码DIP4设置为OFF ，半流功能有效，当设置为ON 时，半流功能无效。
1 绪论 1.1 引言 步进电动机一般以开环运行方式工作在伺服运动系统中，它以脉冲信号进行控制，将脉冲电信号变换为相应的角位移或线位移。步进电动机可以实现信号的变换，是自动控制系统和数字控制系统中广泛应用的执行元件。由于其控制系统结构简单，控制容易并且无累积误差，因而在20世纪70 年代盛行一时。80 年代之后，随着高性能永磁材料的发展、计算机技术以及电力电子技术的发展，矢量控制技术等一些先进的控制方法得以实现，使得永磁同步电机性能有了质的飞跃，在高性能的伺服系统中逐渐处于统治地位。相应的，步进电机的缺点越来越明显，比如，其定位精度有限、低频运行时振荡、存在失步等，因而只能运用在对速度和精度要求不高，且对成本敏感的领域。 技术进步给步进电动机带来挑战的同时，也带来了新的发展遇。由于电力电子技术及计算机技术的进步，步进电动机的细分驱动得以实现。细分驱动技术是70 年代中期发展起来的一种可以显著改善步进电机综合性能的驱动控制技术。实践证明，步进电机脉冲细分驱动技术可以减小步进电动机的步距角，提高电机运行的平稳性，增加控制的灵活性等。由于电机制造技术的发展，德国百格拉公司于1973 年发明了五相混合式步进电动机，又于1993 年开发了三相混合式步进电动机。根据混合式步进电动机的结构特点，可以将交流伺服控制方法引入到混合式步进电机控制系统中，使其可以以任意步距角运行，并且可以显著削弱步进电机的一些缺点。若引入位置反馈，则混合式步进电机控题正是借鉴了永磁交流伺服系统的控制方法，研制了基于DSP的三相混合式步进电机驱动器。 1.2 步进电机及其驱动器的发展概况 按励磁方式分类，可以将步进电动机分为永磁式（PM）、反应式（VR）和混合式（HB）三类，混合式步进电动机在结构和原理上综合了反应式和永磁式步进电动机的优点，因此混合式步进电动机具有诸多优良的性能，本课题的研究对象正是混合式步进电机。20 世纪60 年代后期，各种实用性步进电动机应运而生，而半导体技术的发展则推进了步进电动机在众多领域的应用。在近30 年间，步进电动机迅速的发展并成熟起来。从发展趋势来讲，步进电动机已经能与直流电动机、异步电动机以及同步电动机并列，从而成为电动机的一种基本类型。特别是混合式步进电动机以其优越的性能（功率密度高于同体积的反应式步进电动机50％）得到了较快的发展。其中，60 年代德国百格拉公司申请了四相（两相）混合式步进电动机专利，70 年代中期，百格拉公司又申请了五相混合式步进电动机
一、型号说明 ：12=，13=，24= 二、性能简介 混合式步进电机采用稀土永磁材料制造，与反应式步进电机相比具有电磁损耗小、转换效率高、动态特性好等优点。混合步进电机的电磁静力短为电机阻尼。取消了反应式电机的机械阻尼盘，无需人工调整，运行平稳、噪音小、不易失步。混合式步进电机取代反应式电机是经济型数控系统的发展趋势。 我厂研制的DY3系列三相混合式步进电机驱动电源，具有以下特点： *技术新： 应用微电子技术，将单片机嵌入驱动器内，使控制性能提高，电路简化；功放采用三菱公司智能模块（I P M），具备过载、短路、过压、欠压、过热等完善保护功能，可靠性极高；驱动器内低压直流电源应用开关电源技术，使电源电路体积小，稳定可靠。 *微步距： 运用矢量细分技术，可控制步进电机转过的最小角度为电机步距角的1/20（°）。微步距控制可使步进电机低速运行平稳，其运行效果接近
交流伺服。微步距驱动器与μm（）级CN C控制系配套.可使数控机床的最小移动量控制接近μm,对加工弧面、锥面、螺纹等工件，能明显提高工件表面的精细效果。 *高转矩 步进电机输出转矩与注入电流成正比，高速运转时注入电流大小与驱动器功放级使用的电压成正比，目前大部分步进电机驱动器功放级。由于技术限制，所使用的电压在DC150伏以下，而DY3步进电机驱动器功放级的电压达到DC310V，因而驱动步进电机高速运转时仍然有高转矩输出。 *高可靠性 控制部分集成度高、功放级采用三菱公司的智能模块，整机结构紧凑、电路简练、接插件少、机外风冷散热设计可减少粉尘侵入机内，设有超温、过压、欠压、保护、报警信号输出。 三、技术参数
如对您有帮助，请购买打赏，谢谢您！ 引言 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。驱动器接收到一个脉冲信号后，驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度。首先，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；其次，通过控制脉冲顿率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到涮速的目的。目前，步进电机具有惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点，在机电一体化产品中应用广泛，常用作定位控制和定速控制。步进电机驱动电路常用的芯片有l297和l298组合应用、3977、8435等，这些芯片一般单相驱动电流在2 a左右，无法驱动更大功率电机，限制了其应用范围。本文基于东芝公司2008年推出的步进电机驱动芯片tb6560提出了一种步进电机驱动电路的设计方案 1步进电机驱动电路设计 1.1 tb6560简介 tb6560是东芝公司推出的低功耗、高集成两相混合式步进电机驱动芯片。其主要特点有：内部集成双全桥mosfet驱动；最高耐压40 v，单相输出最大电流3.5 a(峰值)；具有整步、1／2、1／8、1／16细分方式；内置温度保护芯片，温度大于150℃时自动断开所有输出；具有过流保护；采用hzip25封装。tb6560步进电机驱动电路主要包括3部分电路：控制信号隔离电路、主电路和自动半流电路。 1.2步进电机控制信号隔离电路 步进电机控制信号隔离电路如图1所示，步进电机控制信号有3个(clk、cw、enable)，分别控制电机的转角和速度、电机正反方向以及使能，均须用光耦隔离后与芯片连接。光耦的作用有两个：首先，防止电机干扰和损坏接口板电路；其次，对控制信号进行整形。对clk、cw信号，要选择中速或高速光耦，保证信号耦合后不会发生滞后和畸变而影响电机驱动，且驱动板能满足更高脉冲频率驱动要求。本设计中选择2片6n137高速光耦隔离clk、cw，其信号传输速率可达到10 mhz，1片tlp521普通光耦隔离enable信号。应用时注意：光耦的同向和反向输出接法；光耦的前向和后向电源应该是单独隔离电源，否则不能起到隔离干扰的作用。 1.3步进电机主电路 如图2所示，步进电机主电路主要包括驱动电路和逻辑控制电路两大部分。 驱动电路电源采用28 v，电压范嗣为4.5～40 v，提高驱动电压可增大电机在高频范围转矩的输出，电压选择要根据使用情况而定。vmb、vma为步进电机驱动电源引脚，应接入瓷片去耦电容和电解电容稳压。out_ap、out_am、out_bp、out_bm 引脚分别为电机2相输出接口，由于内部集成了续流二极管，这4个输出口不用
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
一、型号说明 ：12=1.2A，13=1.3A，24=2.4A 二、性能简介 混合式步进电机采用稀土永磁材料制造，与反应式步进电机相比具有电磁损耗小、转换效率高、动态特性好等优点。混合步进电机的电磁静力短为电机阻尼。取消了反应式电机的机械阻尼盘，无需人工调整，运行平稳、噪音小、不易失步。混合式步进电机取代反应式电机是经济型数控系统的发展趋势。 我厂研制的DY3系列三相混合式步进电机驱动电源，具有以下特点： *技术新： 应用微电子技术，将单片机嵌入驱动器，使控制性能提高，电路简化；功放采用三菱公司智能模块（I PM），具备过载、短路、过压、欠压、过热等完善保护功能，可靠性极高；驱动器低压直流电源应用开关电源技术，使电源电路体积小，稳定可靠。 *微步距： 运用矢量细分技术，可控制步进电机转过的最小角度为电机步距角的1/20（0.003°）。微步距控制可使步进电机低速运行平稳，其运行效果接近交流伺服。微步距驱动器与μm（0.001mm）级CN C控制系配套.可使数控机床的最小移动量控制接近μm,对加工弧面、锥面、螺纹等工件，能明显提高工件表面的精细效果。 *高转矩 步进电机输出转矩与注入电流成正比，高速运转时注入电流大小与驱动器功放级使用的电压成正比，目前大部分步进电机驱动器功放级。由于技术限制，所使用的电压在DC150伏以下，而DY3步进电机驱动器功放级的电压达到DC310V，因而驱动步进电机高速运转时仍然有高转矩
输出。 *高可靠性 控制部分集成度高、功放级采用三菱公司的智能模块，整机结构紧凑、电路简练、接插件少、机外风冷散热设计可减少粉尘侵入机，设有超温、过压、欠压、保护、报警信号输出。 三、技术参数
步进电机控制器设计报告 1.绪言 在本次EDA课程设计中，我们组选择了做一个步进电机驱动程序的课题。对于步进电机我们以前并未接触过，它的工作原理是什么，它是如何工作的，我们应该如何控制它的转停，这都是我们迫切需要了解的。 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。 步进电机及驱动电源是互相联系的整体。步进电机驱动电源框图如图1所示。变频信号源产生频率可调的脉冲信号，调节步进电机的速度。脉冲分配器则根据要求把脉冲信号按一定的逻辑关系加到脉冲放大器上，使步进电机按确定的运行方式工作。 感应子式步进电机以相数可分为：二相电机、三相电机、四相电机、五相电机等。以机座号（电机外径）可分为：42BYG(BYG 为感应子式步进电机代号）、57BYG、86BYG 、110BYG 、（国际标准），而像70BYG 、90BYG 、130BYG 等均为国内标准。 1.1 驱动控制系统组成 使用、控制步进电机必须由环形脉冲，功率放大等组成的控制系统。 1.1.1 脉冲信号的产生 脉冲信号一般由单片机或CPU 产生，一般脉冲信号的占空比为0.3-0.4 左右，电机转速越高，占空比则越大。 1.1.2 信号分配 感应子式步进电机以二、四相电机为主，二相电机工作方式有二相四拍和二相八拍二种，具体分配如下：二相四拍为，步距角为1.8 度；二相八拍为，步距角为0.9 度。四相电机工作方式也有二种，四相四拍为AB-BC-CD-DA-AB，步距角为1.8 度；四相八拍为 AB-B-BC-C-CD-D-AB，(步距角为0.9 度）。
三相混合式步进电机驱动器设计 胡静1 丰宋波 2 （1.武汉理工大学自动化学院，湖北 武汉 430070；2.深圳纽科利核电工程有限公司，广东 深圳518124） 摘 要：为了提高三相混合式步进电机低频运行的稳定性、降低系统噪声和振动，设计了采用功率器件和细分技术的驱动器。通过合理选择步进电机相绕组细分电流波形，增加步进电机运行的平稳性，具体的分析了控制电路的设计：电流指令发生器、电流闭环控制器以及故障保护电路。 关键词：混合式步进电动机；驱动器；细分技术 中图分类号：TM383.6 文献标识码：A 文章编号：1672-4801（2010）02-070-04 早期的三相混合式步进电机驱动器是完全由模拟电路实现，硬件电路复杂。随着电机驱动朝着数字化的方向发展，后来出现了数字与模拟 相结合的三相混合式步进电机驱动 器[1] ，随着 高速DSP 的出现，电机控制朝着全数字控制[2] 的方向发展。一方面，由于采用全数字控制，硬件电路相当简单，成本低廉；另一方面，可以利用DSP 运算速度快、精度高和软件编程灵活的特点，采用合适的控制策略，提高驱动器的性能。目前，步进电机驱动系统存在的主要问题之一是低频振荡。步进电机在低速运行时易出现低频振动现象，振动频率与负载情况和驱动器性能有关，低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。本文主要是针对步进电机低频整荡的问题，设计了采用功率器件和细分技术的驱动器。 1 驱动器设计 三相混合式步进电机驱动器系统分为两大部分，一是主回路部分，二是控制回路部分。驱动器结构框图如图1 所示。 图1驱动器结构框图 1.1主回路部分 驱动器的主回路部分采用交直交电压型逆变器形式。由不控整流桥、滤波器、逆变器以及三相混合式步进电动机等组成。不控整流桥和滤波电容器一起构成直流电压源，完成恒频恒压(CFCV)交流电源到直流电源的变换。不控整流桥由功率二极管完成，其中输入为220V、50Hz 交流电，输出直流电压为300V。逆变器实现从直流到变频变压(VFVV)交流的转换，提供所要求的电流给三相混合式步进电机。逆变器由三菱公司生产的20A、1200V 功率模块组成。该模块内部集成了6只IGBT，构成三相全控逆变桥。驱动器采用两只霍尔电流传感器检测步进电动机相电流的瞬时值。 1.2 控制回路部分 驱动器的控制回路部分主要包括电流指令发生器、电流闭环控制器以及故障保护电路三部分。电流指令发生器的输入信号包括脉冲输入信号SP、正反转控制信号U／D、使能控制信号EN 和细分控制信号MIC。另外还有步数选择开关和相电流幅值选择开关，其中，脉冲输入信号可以由CNC 系统或其他控制系统给出，接口采用RS422差动输入方式，这具有传输距离远、抗干扰能力强的优点。电流指令发生器结构图如图2 所示。 图2 电流指令发生器结构图 实际运行中，当三相正弦电流流过步进电动机绕组时，若对正弦电流进行正弦量化控制(如图
目录 一、性能简介 (2) 二、电气技术参数 (3) 三、外观尺寸 (4) 四、接口信号说明 (5) 五、操作说明 (7) 六、功率接口 (9) 七、驱动器使用注意事项 (9) 八、200T系列数控系统与SD306驱动器的连接 (10)
一、 性能简介 混合式步进电机采用稀土永磁材料制造，具有电磁损耗小，转换频率高，动态特性好等优点。混合式电机运行时相对平稳、噪音小、输出力矩大，是经济型数控系统在小型仪表机床应用领域的首选。 SD306三相混合式步进电机驱动器，具有以下特点： 1. 采用交流伺服控制原理，全数字式电流控制环，三相正弦电流输出， 基本消除了步进电机低速振动的现象。 2. 驱动器功放级的电压达到DC325伏，这样步进电机在高速运转时仍有高转矩输出。 3. 具备短路、过压、欠压、过热等保护功能，可靠性高。 4. 有细分和半流功能。32种细分选择，最小步距角可设为0.001o。 5. 适用面广，通过设置不同相电流可配置90~150各种三相混合式步进电机。 ！阅读 请详细阅读本说明书后，再进行安装连接！ ！！！安全事项 ★必须在断电三分钟后，接线，安装！ ★二次开关机之间须有三分钟间隔，以免发生故障报警！ ★驱动器的输入电压需满足技术要求！ ★通电前，确定电源电缆，电机动力电缆，信号电缆连接正确，且连接紧固！尤其是电源线不能接错，否则会烧坏驱动器！ ★通电前，电缆连接完毕后，用万用表电阻档测量驱动器A、B、C端子与接地端子之间的电阻应为无穷大。用万用表最小电阻档测量驱动器A、 B、C端子每两相电阻值应相等，避免电机相间短路，或电机缺相引起驱 动器损坏。
两相步进电机驱动器设计 目录 第1章绪论 (3) 1.1 引言 (3) 1.2 步进电机常见的控制方法与驱动技术简介 (3) 第2章设计方案 (5) 2.1 步进电机的介绍 (5) 2.2 步进电机的特点 (6) 2.3 步进电机的分类 (6)
2.4步进电机运动特性及性能参数 (7) 2.5 设计方案的确定 (8) 2.6 设计思想与设计原理 (9) 第3章单元电路的设计 (9) 3.1方波产生电路设计 (9) 3.2 信号的分配 (13) 3.3功率放大电路设计 (15) 3.4 总体设计 (16) 第4章设计方案的论证 (18) 第5章心得体会 (18) 第6章参考文献 (19) 第1章 1.1 引言 步进电动机一般以开环运行方式工作在伺服运动系统中，它以脉冲信号进行控制，将脉冲电信号变换为相应的角位移或线位移。步进电动机可以实现信号的变换，是自动控制系统和数字控制系统中广泛应用的执行元件。由于其控制系统结构简单，控制容易并且无累积误差，因而在20世纪70 年代盛行一时。80 年代之后，随着高性能永磁材料的发展、计算机技术以及电力电子技术的发展，矢量控制技术等一些先进的控制方法得以实现，使得永磁同步电机性能有了质的飞跃，在高性能的伺服系统中逐渐处
于统治地位。相应的，步进电机的缺点越来越明显，比如，其定位精度有 限、低频运行时振荡、存在失步等，因而只能运用在对速度和精度要求不 高，且对成本敏感的领域。技术进步给步进电动机带来挑战的同时，也带 来了新的发展遇。由于电力电子技术及计算机技术的进步，步进电动机的 细分驱动得以实现。细分驱动技术是70 年代中期发展起来的一种可以显 著改善步进电机综合性能的驱动控制技术。实践证明，步进电机脉冲细分 驱动技术可以减小步进电动机的步距角，提高电机运行的平稳性，增加控 制的灵活性等。由于电机制造技术的发展，德国百格拉公司于1973 年发 明了五相混合式步进电动机，又于1993 年开发了三相混合式步进电动机。 根据混合式步进电动机的结构特点，可以将交流伺服控制方法引入到混合 式步进电机控制系统中，使其可以以任意步距角运行，并且可以显著削弱 步进电机的一些缺点。若引入位置反馈，则混合式步进电机控题正是借鉴 了永磁交流伺服系统的控制方法，研制了基于DSP的三相混合式步进电机驱 动器. 1.2 步进电机常见的控制方法与驱动技术简介 1.2.1常见的步进电机控制方案 1、基于电子电路的控制 步进电机受电脉冲信号控制，电脉冲信号的产生、分配、放大全靠电子元器件的动作来实现。由于脉冲控制信号的驱动能力一般都很弱，因此必须有功率放大驱动电路。步进电机与控制电路、功率放大驱动电路组成一体，构成步进电机驱动系统。此种控制电路设计简单，功能强大，可实现一般步进电机的细分任务。这个系统由三部分组成：脉冲信号产生电路、脉冲信号分配电路、功率放大驱动电路。系统组成如图1.1所示。 脉冲控制器 功 率 放 大 驱 动 电 路 环 形 分 配 器 步 进 电 机
三相六拍步进电动机 三相六拍步进电动机是一典型单定子、径向分组、反应式伺服电机。它与普通电机一样，分为定子和转子两部分，其中定子又分为定子铁芯和定子绕组。定子铁芯由电工钢片叠压而成。定子绕组绕制在定子铁芯上，六个均匀分布齿上的线圈，在直径方向上相对的两个齿上的线圈串连在一起，构成一相控制绕组。三相步进电机可构成三相控制绕组，若任一相绕组通电，便形成一组定子磁极。在定子的每个磁极上，即定子铁芯上的每个齿上开了五个小齿，齿槽等宽，齿间夹角为9o，转子上没有绕组，只有均匀分布的40个小齿，齿槽等宽，齿间夹角为9o，与磁极上的小齿一致。此外，三相定子磁极上的小齿在空间位置上依次错开1/3齿距。当A相磁极上的小齿与转子上的小齿对齐时，B相磁极上的齿刚好超前或滞后转子齿轮1/3齿距角，C 相磁极上的齿刚好超前或滞后转子齿轮2/3齿距角。 步进电机广泛应用于对精度要求比较高的运动控制系统中，如机器人、打印机、软盘驱动器、绘图仪、机械阀门控制器等。矩角特性是步进电机运行时一个很重要的参数，矩角特性好，步进电机启动转矩就大，运行不易失步。改善矩角特性一般通过增加步进电机的运行拍数来实现。三相六拍比三相二拍的矩角特性好一倍，因此在很多情况下，三相步进电机采用三相六拍运行方式。“三相三拍”中的“三相”指定子有三相绕组；“拍”是指定子绕组改变一次通电方式；“三拍”表示通电三次完成一个循环。
1.三相单三拍运行方式 图9-3所示为反应式步进电动机工作原理图，若通过脉冲分配器输出的第一个脉冲使a相绕组通电，b,c相绕组不通电，在a相绕组通电后产生的磁场将使转子上产生反应转矩，转子的1、3齿将与定子磁极对齐，如果9-3（a）所示。第二个脉冲到来，使b相绕组通电，而a、c相绕组不通电；b相绕组产生的磁场将使转子的2、4齿与b 相磁极对齐，如果9-3（b）所示，与图9-3（a）相比，转子逆时针方向转动了一个角度。第三个脉冲到来后，是c相绕组通电，而a、b 相不通电，这时转子的1、3齿会与c组对齐，转子的位置如图9-3（c)所示，与图9-3（b)比较，又逆时针转过了一个角度。 当脉冲不断到来时，通过分配器使定子的绕组按着a相--b相--c相--a相……的规律不断地接通与断开，这时步进电动机的转子就连续不停地一步步的逆时针方向转动。如果改变步进电动机的转动方向，只要将定子各绕组通电的顺序改为a相--c相--b相--a相，转子转动方向即改为顺时针方向。 控制绕组通、断电的方式，称为分配方式。上述按a 相--b 相--c 相--a相……的通电方式和a 相--c相--b 相--a相……的通电方式，没来到一个脉冲时，只有一个控制绕组（定子绕组）通电，在一个循环周期内有三种不同的通电状态，这样的通电次序，称为单三拍分配方式。
步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化设备中。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。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)。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。 不同类型的步进电机有着不同的特点和功能，下面维科特主要和大家讲解混合式步进电机和反应式步进电机的区别。 混合式步进电机是综合了永磁式和反应式的优点而设计的步进电机。它又分为两相、三相和五相，两相步进角一般为1.8度，三相步进角一般为 1.2度，而五相步进角一般为0.72度。 混合式步进电机的转子本身具有磁性，因此在同样的定子电流下产生的转矩要大于反应式步进电机，且其步距角通常也较小，因此，经济型数控机床一般需用混合式步进电机驱动。但混合转子的结构较复杂、转子惯量大，其快速性要低于反应式步进电机。 混合式步进电机特性： 1、输出转矩大，高转速。
2、电机发热小，噪音低，效率高。 3、高速停止平稳快速，无零速振荡运行平稳，振动噪声小。 4、响应速度快，适合频繁启停的场合。 反应式步进电机，是一种传统的步进电机，由磁性转子铁芯通过与由定子产生的脉冲电磁场相互作用而产生转动。 应用领域： 反应式步进电机主要应用于计算机外部设备、摄影系统、光电组合装置、阀门控制、核反应堆、银行终端、数控机床、自动绕线机、电子钟表及医疗设备等领域中。 混合式步进电机和反应式步进电机的区别 1、在结构和材料上不同，混合式电机内部具有永久磁性材料，故混合式电机有自阻(即在电机未加电的情况下有一定的自锁力)，而反应式电机没有自阻。 2、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。
电机招聘专家何为步进电机 步进电机是一种专门用于位置和速度精确控制的特种电机。步进电机的最大特点是其“数字性”，对于控制器发过来的每一个脉冲信号，步进电机在其驱动器的推动下运转一个固定角度(简称一步)，如下图所示。如接收到一串脉冲步进电机将连续运转一段相应距离。同时可通过控制脉冲频率，直接对电机转速进行控制。由于步进电机工作原理易学易用，成本低(相对于伺服)、电机和驱动器不易损坏，非常适合于微电脑和单片机控制，因此近年来在各行各业的控制设备中获得了越来越广泛的应用。 步进电机的种类和特点 步进电机在构造上有三种主要类型：反应式(Variable Reluctance，VR)、永磁式(Permanent Magnet,PM)和混合式(Hybrid Stepping,HS)。 反应式 定子上有绕组、转子由软磁材料组成。结构简单、成本低、步距角小，可达1.2°、但动态性能差、效率低、发热大，可靠性难保证。 永磁式 永磁式步进电机的转子用永磁材料制成，转子的极数与定子的极数相同。其特点是动态性能好、输出力矩大，但这种电机精度差，步矩角大(一般为7.5°或15°)。 混合式 混合式步进电机综合了反应式和永磁式的优点，其定子上有多相绕组、转子上采用永磁材料，转子和定子上均有多个小齿以提高步矩精度。其特点是输出力矩大、动态性能好，步距角小，但结构复杂、成本相对较高。 按定子上绕组来分，共有二相、三相和五相等系列。最受欢迎的是两相混合式步进电机，约占97%以上的市场份额，其原因是性价比高，配上细分驱动器后效果良好。该种电机的基本步距角为1.8°/步，配上半步驱动器后，步距角减少为0.9°，配上细分驱动器后其步距角可细分达256倍(0.007°/微步)。由于摩擦力和制造精度等原因，实际控制精度略低。同一步进电机可配不同细分的驱动器以改变精度和效果。
步进电机控制器的设计 研究mps430单片机构成步进电机的控制系统，控制步进电机实现三相六拍运行，启动、升减速、停车定位，以及与上位机的通信，采用串行通信模块、单片机模块和电机驱动模块来构成电机的控制系统；用定时器中断来控制I/O输出高低电平，控制驱动的通断，实现脉冲的环形分配完成三相六拍运行；控制定时时间，来控制频率的增加和减少，实现升减速。电机的启动频率达到1000hz，最高运行频率达到20000hz。 标签：MPS430单片机；步进电机；通信 本系统设计的主要内容分为硬件设计和软件设计两部分。下面具体的说明一下系统的硬件设计和软件设计。 1 硬件系统的设计 设计本系统中，硬件系统主要由电机驱动电路，电源电路，串口通信电路，单片机电路，下面就具体的电路进行分析设计介绍。 图1 硬件系统图 1.1 电机驱动电路 主要由驱动芯片组成，该系统的驱动部分采用了UC3717A芯片，UC3717A 芯片使用非常简单，它通过3个输入管脚（Phase、I1和I0）接受输入的参数，在2个输出管脚（AOUT和BOUT）上输出相应的控制信号。 利用外部逻辑电路构成的逻辑分配器或微处理器分配信号，由若干片这种电路和少量无源元件可组成一个完整的多相步进电动机驱动系统，可实现整步（基本步距）、半步或微步距控制。在这里我们使用的是MSP430单片机来分配信号，控制方式是双极性、固定OFF（关断）时间的斩波电流控制。它们是16脚双列直插塑料封装，4、5、12、13脚为地.UC3717A是UC3717的改进型，其驱动能力是双向电流1A，步进电动机供电电压范围宽，为10-46V。H桥的功率晶体管有低饱和压降，并附有快速恢复续流二极管（见图2）。 1.2 电源电路 在本設计中，整个系统要求电源既有稳压性能，和纹波小等特点，还有是硬件系统的低功耗等特点，因此本系统的电源部分选用了TI公司芯片TPS76033来实现，该芯片能很好的满足硬件系统的要求，TPS760XX芯片是针对电池供电应用的50mA输出的低压差线性稳压器，使用Bicmos工艺，使其在电池供电中显示出杰出的性能。芯片采用小体积的SOT-23封装，工作温度范围宽。其特性是50mA电流输出，多种固定电压可选：5V，3.8V，3.3V，3.2V和3V，典型压
上海昀研自动化科技有限公司自2004年起致力于三相混合式步进电机及驱动器的开发，42系列低压三相混合式步进电机，57系列低压、高压三相混合式步进电机，86系列低压、高压三相混合式步进电机，110、130系列高压三相混合式步进电机，YK3605MA，TK3411MA，YK3822MA，YKA3722MA等多款产品已成功应用于市场。 上海昀研自动化科技有限公司生产的三相混合式步进电机采用交流伺服原理工作，转子和定子的直径比高达50%，高速时工作扭矩大，低速时运行极其平稳，几乎无共振区。其配套驱动器YK3822MA具有单相220V/50Hz输入，三相正弦输出，输出电流可设置，具有十细分和半流额定值60%功能；控制方式灵活，有“脉冲+方向控制”，也有“正转脉冲+反转脉冲”控制方式；有过热保护功能，因此使用起来十分的方便。 1．前言 步进电机是一种开环伺服运动系统执行元件，以脉冲方式进行控制，输出角位移。与交流伺服电机及直流伺服电机相比，其突出优点就是价格低廉，并且无积累误差。但是，步进电机运行存在许多不足之处，如低频振荡、噪声大、分辨率不高等，又严重制约了步进电机的应用范围。步进电机的运行性能与它的驱动器有密切的联系，可以通过驱动技术的改进来克服步进电机的缺点。相对于其他的驱动方式，细分驱动方式不仅可以减小步进电机的步距角，提高分辨率，而且可以减少或消除低频振动，使电机运行更加平稳均匀。总体来说，细分驱动的控制效果最好。因为常用低端步进电机伺服系统没有编码器反馈，所以随着电机速度的升高其内部控制电流相应减小，从而造成丢步现象。所以在速度和精度要求不高的领域，其应用非常广泛。 因为三相混合式步进电机比二相步进电机有更好的低速平稳性及输出力矩，所以三相混合式步进电机比二相步进电机有更好应用前景。传统的三相混合式步进电机控制方法都是以硬件比较器完成，本文主要讲述使用DSP及空间矢量算法SVPWM来实现三相混合式步进电机控制。 2．细分原理 步进电机的细分控制从本质上讲是通过对步进电机的定子绕组中电流的控制，使步进电机内部的合成磁场按某种要求变化，从而实现步进电机步距角的细分。最佳的细分方式是恒转矩等步距角的细分。一般情况下，合成磁场矢量的幅值决定了电机旋转力矩的大小，相邻两合成磁场矢量的之间的夹角大小决定了步距角的大小。在电机内产生接近均匀的圆形旋转磁场，各相绕组的合成磁场矢量，即各相绕组电流的合成矢量应在空间作幅值恒定的旋转运动，这就需要在各相绕相中通以正弦电流。 三相混合式步进电机的工作原理十分类似于交流永磁同步伺服电机。其转子上所用永磁磁铁同样是具有高磁密特性的稀土永磁材料，所以在转子上产生的感应电流对转子磁场的影响可忽略不计。在结构上，它相当于一种多极对数的交流永磁同步电机。由于输入是三相正弦电流，因此产生的空间磁场呈圆形分布，而且可以用永磁式同步电机的结构模型（图1）分析三相混合式步进电机的转矩特性。为便于分析，可做如下假设： a.电机定子三相绕组完全对称； b.磁饱和、涡流及铁心损耗忽略不计； c.激磁电流无动态响应过程。
https://www.doczj.com/doc/1c231238.html, 电子发烧友https://www.doczj.com/doc/1c231238.html, 电子技术论坛 □毕业实习□毕业设计□毕业论文 题目：基于A VR单片机的 步进电机控制器设计 年级： 2005级 专业：机电一体化技术 姓名：杨明 学号： 20056427 指导教师：王世刚 日期： 黑龙江大学职业技术学院制
摘要 介绍了步进电动机的发展史,及国内的现状和步进电动机未来的应用前景。并且阐述了步进电动机转速、角度、转矩的控制原理。本文阐述了一种步进电机控制器的设计方案，并绘制了原理图和PCB板图，撰写了程序源代码。实现了对步进电动机转速、角度的控制，并完成了实物的制作。这期间主要使用protel99se软件绘制原理图和制板，使用proteus7.1软件进行程序代码的仿真和功能的理论验证。最后通过硬件的调试验证程序代码的实际功能，完成对控制器的设计。 关键词 AVR单片机；步进电动机；控制器。
Abstract Introduction step enter electric motor of development history, and local present condition and step enter electric motor future of application foreground.And elaborated a step to enter electric motor to turn soon, angle, turn Ju of control principle.This text elaborated a kind of step enter electrical engineering controller of design project, and drew principle diagram and PCB plank diagram, composed a procedure source a code.Realization to step enter the electric motor turn soon, angle of control, and completion real object of creation.This period main usage the protel 99 se the software draw principle diagram and make plank, usage proteus 7.1 softwares carry on an imitate of procedure code true with the theories of the function verification.The end experiment certificate procedure a code through an adjust of hardware of actual function, completion design controller. Key words A VR MCU; Stepper Motor;Controller.
随着现代科学技术的发展，信息产业的发达，电子产品的更新换代日渐频繁，市场上步进电机的种类层出不穷。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步进电机件。目前，市场上比较常用的步进电动机包括反应式步进电动机(VR)、永磁式步进电动机(PM)、混合式步进电动机(HB)和单相式步进电动机等。 混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相、三相和五相:两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为 0.72度，步进电机随着相数(通电绕组数)的增加，步进角减小，精度提高，这种步进电机的应用最为广泛。 步电机系统解决方案
混合式步进电机工作原理： 混合式步进电机与磁阻式步进电机一样，混合式电机也由定子和 转子两部分组成。常见的定子有8个极或4个极，极面上均布一定数量的小齿，极上线圈能以两个方向通电，形成A相和A相，B相和B 相。它的转子也由圆周上均布一定数量小齿的两块齿片等组成。这两块齿片相互错开半个齿距。两块齿片中间夹有一只轴向充磁的环形永久磁钢。很明显，同一段转子片上的所有齿都具有相同极性，而两块不同段的转子片的极性相反。 混合式电机产生的转矩比磁阻式电机大;加上混合式电机的步距角常做得较小，因此，在工作空间受到限制而需要小步距角和大转矩的应用中，常常可选用混合式步进电机。 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、 步电机系统解决方案
步进电机驱动电路设计 摘要 随着数字化技术发展，数字控制技术得到了广泛而深入的应用。步进电机是一种将数字信号直接转换成角位移或线位移的控制驱动元件, 具有快速起动和停止的特点。因为步进电动机组成的控制系统结构简单，价格低廉，性能上能满足工业控制的基本要求，所以广泛地应用于手工业自动控制、数控机床、组合机床、机器人、计算机外围设备、照相机,投影仪、数码摄像机、大型望远镜、卫星天线定位系统、医疗器件以及各种可控机械工具等等。直流电机广泛应用于计算机外围设备( 如硬盘、软盘和光盘存储器) 、家电产品、医疗器械和电动车上, 无刷直流电机的转子都普遍使用永磁材料组成的磁钢, 并且在航空、航天、汽车、精密电子等行业也被广泛应用。在电工设备中的应用，除了直流电磁铁（直流继电器、直流接触器等）外，最重要的就是应用在直流旋转电机中。在发电厂里，同步发电机的励磁机、蓄电池的充电机等，都是直流发电机；锅炉给粉机的原动机是直流电动机。此外，在许多工业部门，例如大型轧钢设备、大型精密机床、矿井卷扬机、市内电车、电缆设备要求严格线速度一致的地方等，通常都采用直流电动机作为原动机来拖动工作机械的。直流发电机通常是作为直流电源，向负载输出电能；直流电动机则是作为原动机带动各种生产机械工作，向负载输出机械能。在控制系统中，直流电机还有其它的用途，例如测速电机、伺服电机等。他们都是利用电和磁的相互作用来实现向机械能能的转换。 介绍了步进电机和直流电机原理及其驱动程序控制控制模块，通过AT89S52单片机及脉冲分配器(又称逻辑转换器) L298完成步进电机和直流电机各种运行方式的控制。实现步进电机的正反转速度控制并且显示数据。整个系统采用模块化设计,结构简单、可靠,通过按键控制，操作方便，节省成本。 关键词：步进电机，单片机控制，AT89S52，L297，L298目录 1 步进电动机0 1.1步进电机简介0 1.2步进电机分类1
产品详情 价格：180元最小采购量：不限品牌/型号：Leadshine雷赛/863S22、863S42、863S68H 额定转矩： 2.26/4.26/6.78（NM） 产品介绍 Leadshine雷赛86系列三相步进电机：863S22、863S42、863S68H的详细信息 ?品牌/型号：Leadshine雷赛/863S22、863S42、863S68H ?额定转矩：2.26/4.26/6.78（NM） ?产品类型：三相混和式步进电机 ?额定功率：22-50（W）W ?额定电压：24-48（V）V ?额定电流：5.0/5.0/3.5（A）A ?额定转速：1600（rpm）r/min ?外形尺寸：73/105/127（mm）mm ?产品认证：CE ?适用范围：3DM683/3ND583/3ND883/3ND1183/3ND2283 ?效率：98（%）% ? Leadshine雷赛86系列三相步进电机：863S22、863S42、863S68H ? o86系列三相步进电机 *以上仅为代表性产品 外形尺寸
接线图 步进电机是一种专门用于位置和速度精确控制的特种电机。步进电机的最大特点是其“数字性”，对于控制器发过来的每一个脉冲信号，步进电机在其驱动器的推动下运转一个固定角度(简称一步)，如下图所示。 如接收到一串脉冲步进电机将连续运转一段相应距离。同时可通过控制脉冲频率，直接对电机转速进行控
制。由于步进电机工作原理易学易用，成本低(相对于伺服)、电机和驱动器不易损坏，非常适合于微电脑和单片机控制，因此近年来在各行各业的控制设备中获得了越来越广泛的应用。 步进电机的种类和特点 步进电机在构造上有三种主要类型：反应式(Variable Reluctance，VR)、永磁式(Permanent Magnet,PM)和混合式(Hybrid Stepping,HS)。 * 反应式 定子上有绕组、转子由软磁材料组成。结构简单、成本低、步距角小，可达1.2°、但动态性能差、效率低、发热大，可靠性难保证。 * 永磁式 永磁式步进电机的转子用永磁材料制成，转子的极数与定子的极数相同。其特点是动态性能好、输出力矩大，但这种电机精度差，步矩角大(一般为7.5°或15°)。 * 混合式 混合式步进电机综合了反应式和永磁式的优点，其定子上有多相绕组、转子上采用永磁材料，转子和定子上均有多个小齿以提高步矩精度。其特点是输出力矩大、动态性能好，步距角小，但结构复杂、成本相对较高。 按定子上绕组来分，共有二相、三相和五相等系列。最受欢迎的是两相混合式步进电机，约占97%以上的市场份额，其原因是性价比高，配上细分驱动器后效果良好。该种电机的基本步距角为1.8°/步，配上半步驱动器后，步距角减少为0.9°，配上细分驱动器后其步距角可细分达256倍(0.007°/微步)。由于摩擦力和制造精度等原因，实际控制精度略低。同一步进电机可配不同细分的驱动器以改变精度和效果。 雷赛步进电机系列 雷赛两相、三相混合式步进电机，采用优质冷轧钢片和耐高温永磁体制造，产品规格涵盖35-130范围。具有温升低、可靠性高的特点，由于其具有良好的内部阻尼特性，因而运行平稳，无明显震荡区。可满足不同行业、不同环境下的使用需求。 雷赛采用专利技术研发的三相步进电机驱动系统，更好地解决了传统步进电机低速爬行、有共振区、噪音大、高速扭矩孝起动频率低和驱动器可靠性差等缺点，具有交流伺服电机的某些运行特性，其运行效果可与进口产品相媲美。 两相步进电机命名规则 <> 上例表示机座号为57mm,两相混合式,步距角为1.8度,扭矩0.9Nm，设计序号01，单边出轴的电机。三相步进电机命名规则