两相混合式步进电机及其驱动技术
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两相混合式步进电机H桥驱动电路设计原理H桥功率驱动电路可应用于步进电机、交流电机及直流电机等的驱动。
永磁步进电机或混合式步进电机的励磁绕组都必须用双极性电源供电,也就是说绕组有时需正向电流,有时需反向电流,这样绕组电源需用H桥驱动。
本文以两相混合式步进电机驱动器为例来设计H桥驱动电路。
电路原理图1给出了H桥驱动电路与步进电机AB相绕组连接的电路框图。
4个开关K1和K4,K2和K3分别受控制信号a,b的控制,当控制信号使开关K1,K4合上,K2,K3断开时,电流在线圈中的流向如图1(a),当控制信号使开关K2,K3合上,K1,K4断开时,电流在线圈中的流向如图1(b)所示。
4个二极管VD1,VD2,VD3,VD4为续流二极管,它们所起的作用是:以图1(a)为例,当K1,K4开关受控制由闭合转向断开时,由于此时线圈绕组AB上的电流不能突变,仍需按原电流方向流动(即A→B),此时由VD3,VD2来提供回路。
因此,电流在K1,K4关断的瞬间由地→VD3→线圈绕组AB→VD2→电源+Vs形成续流回路。
同理,在图1(b)中,当开关K2,K3关断的瞬间,由二极管VD4,VD1提供线圈绕组的续流,电流回路为地→VD4→线圈绕组BA→VD1→电源+Vs。
步进电机驱动器中,实现上述开关功能的元件在实际电路中常采用功率MOSFET管。
由步进电机H桥驱动电路原理可知,电流在绕组中流动是两个完全相反的方向。
推动级的信号逻辑应使对角线晶体管不能同时导通,以免造成高低压管的直通。
另外,步进电机的绕组是感性负载,在通电时,随着电机运行频率的升高,而过渡的时间常不变,使得绕组电流还没来得及达到稳态值又被切断,平均电流变小,输出力矩下降,当驱动频率高到一定的时候将产生堵转或失步现象。
因此,步进电机的驱动除了电机的设计尽量地减少绕组电感量外,还要对驱动电源采取措施,也就是提高导通相电流的前后沿陡度以提高电机运行的性能。
步进电机的缺陷是高频出力不足,低频振荡,步进电机的性能除电机自身固有的性能外,驱动器的驱动电源也直接影响电机的特性。
两相混合步进电机步进电机是一种电动机,它的特点是能够按照电脉冲信号进行定量控制旋转角度或者转速。
步进电机具有运动平稳、精度高、噪音低等优点,在电子设备领域被广泛应用。
在步进电机中,两相混合步进电机是一种常见的类型。
两相混合步进电机由于其结构简单、制造成本低等特点被广泛使用,尤其在微型化电子设备中得到了广泛应用。
它由步进电机驱动器、步进电机控制器和两相混合步进电机本体等组成。
本文将详细介绍两相混合步进电机的结构、原理、控制方法和应用等。
一、结构两相混合步进电机主要由定子、转子和绕组三个部分组成。
1. 定子两相混合步进电机的定子是由两个磁极和两个齿构成,其中每个齿上都有一个线圈。
定子上线圈的两端经过连接电源后会形成一个有规律的磁场。
当极对应的两个线圈分别接通时,就会形成两个北极和两个南极的交替磁场,从而形成有规律的磁场变化。
2. 转子两相混合步进电机的转子是由两个部分组成:一个是磁极,另一个是齿。
磁极分为南、北两极,随着定子上线圈发生变化而转动。
而齿则是由数个齿齿缝组成。
3. 绕组两相混合步进电机的绕组是由两个线圈组成,每个线圈绕制在定子两个相邻齿上,线圈之间隔一个齿缝。
两个线圈相位差90度左右,当电源连接时,两个线圈将会产生90度的相位差异,从而驱动转子转动。
二、工作原理两相混合步进电机的工作原理是将电信号转换成机械运动。
当控制器向步进电机驱动器发送电脉冲信号后,驱动器的电路就会根据电脉冲信号控制电源的开关,使得电机绕组产生磁场的变化。
这时磁场将会影响到转子的位置,使得转子的角度发生改变。
如此重复,电机就会按照电脉冲信号控制的角度或转速旋转。
三、控制方法1. 开环控制开环控制是指不考虑电机实际位置的控制方法,仅通过发送电脉冲信号的方式控制电机的角度或转速,缺点是容易因为负载或摩擦力而出现角度偏差。
闭环控制是指通过检测电机实际位置来进行控制。
通常采用编码器等设备来检测电机的转动位置及速度信息,将检测结果反馈给控制器进行调整控制。
两相混合式步进电机foc算法
FOC(Field Oriented Control)算法是指在两相混合式步进电机应用中,用来控制电机的控制算法。
FOC是一种功率环控制的变矩器控制技术,它通过调整各相电流的大小,控制电机转矩,实现电机更高效、精准、稳定的控制。
首先,FOC采用变矩器技术,将电流转换成转矩,转矩连接系统中的动力,构成有效的功率控制,可以有效提高步进电机的负载驱动能力和动态响应能力,实现高性能驱动。
其次,FOC算法采用实时相电流参数传感器技术,以及精确定位控制技术,能够准确获取反馈信息,获得电机的运行参数,调节两相电流,实现电机精确定位控制,提高运行准确度,减少故障误差。
此外,FOC算法还采用直接矢量控制系统,能够有效抑制噪声干扰,从而降低电机故障率,提高运行稳定性。
两相混合式步进电机驱动器SD-2H044MA概述 DescriptionsSD系列步进电机及驱动器是由本公司最新推出的高科技产品。
随着电子技术的高速发展,电子产品的工艺和性能也不断更新和提高,本产品采用超大规模的硬件集成电路,具有高度的抗干扰性及快速的响应性,从根本上解决了传统步进电机低速爬行、存在共振区、噪音大、高速力矩小、启动频率低及驱动器可靠性差等缺点。
特点 Features●先进的双极性恒流斩波驱动技术。
●高速力矩输出提高40%,避免丢步(空载启动速度达300~420r/min)最高转速达3500 r/min。
●灵活的输出电流设定,适配不同型号电机,同时具备自动半电流功能,减少电机发热。
●最大128细分设定,满足各种机械传动,而且不影响其输出力矩。
●输入脉冲模式设定及高低电平设定,便于用户使用。
●保护功能全:输入电源过压、欠压、输出过流、相间短路、驱动器高温等报警保护功能。
●电机低速无爬行现象,噪音小,无共振区。
性能指标 Mechanical Dimensions电气性能(环境温度Tj=25ºC时)输入电源24~50V直流电源供电,容量:不小于200VA。
典型值:DC36V输出电流 1.13A~4.25A,8档可调,分辨率0.41A。
驱动方式双极恒流PWM驱动输出。
绝缘电阻常温常压下>500MΩ。
绝缘强度常温常压下500V/分钟。
重量约300克。
细分设定表SW5 SW6 SW7 SW8 每转脉冲步距角SW5 SW6 SW7 SW8 每转脉冲步距角OFF ON ON ON 400 0.900 ºOFF ON OFF ON 6400 0.05625 ºON OFF ON ON 800 0.450 ºON ON OFF OFF 8000 0.045ºON ON ON OFF 1000 0.360 ºOFF ON OFF OFF 10000 0.036 ºOFF OFF ON ON 1600 0.225 ºON OFF OFF ON 12800 0.028125 ºOFF ON ON OFF 2000 0.180 ºON OFF OFF OFF 20000 0.018 ºON ON OFF ON 3200 0.1125 ºOFF OFF OFF OFF 25000 0.0144 ºON OFF ON OFF 4000 0.090ºOFF OFF OFF ON 25600 0.014063 ºOFF OFF ON OFF 5000 0.072 º适配电机:39BYG / 42BYG / 57BYG / 60BYG安装尺寸图33.5mm9.5mm104mm 120mm5mm92mm25mm27mm112mmΦ3.5mm80mm。
两相混合式步进电机和精密定位控制在现代工业生产和自动化系统中,步进电机作为一种重要的执行器被广泛应用。
而两相混合式步进电机作为其中一种常见类型,具有结构简单、控制方便等优点,在精密定位控制领域有着重要的应用价值。
两相混合式步进电机由定子、转子和端子组成,其中定子和转子上分别布置有磁极,通过对定子通电产生的磁场与转子上的磁场相互作用,从而实现电机的运转。
相比于其他类型的步进电机,两相混合式步进电机结构更加紧凑,具有更高的功率密度和输出扭矩,因此在有限空间内可以实现更强的动力输出。
精密定位控制是步进电机应用领域中的一个重要方向,其要求在工作过程中可以实现精确的位置控制、速度控制和加速度控制。
而两相混合式步进电机具有分解角度精度高、响应速度快等优点,非常适合用于精密定位控制系统中。
通过合理的控制策略和驱动电路设计,可以实现对步进电机的精确控制,从而满足不同工业领域对精密定位的需求。
在实际应用中,为了更好地控制两相混合式步进电机,通常采用微处理器或专用的步进电机控制器进行驱动。
控制器可以根据系统的要求生成不同的控制信号,通过适当的控制方式驱动步进电机旋转,从而实现精准的位置定位。
同时,结合传感器反馈系统,可以实时监测步进电机的转动状态,对控制信号进行调整,保证系统的稳定性和精确性。
除了精密定位控制,两相混合式步进电机在医疗设备、数码打印、纺织机械等领域也有着广泛的应用。
通过不同的控制方式和驱动方案,可以实现不同工况下的精确控制,满足不同行业对于运动控制的需求。
总的来说,两相混合式步进电机作为一种重要的电机类型,在精密定位控制和其他领域都具有广泛的应用前景。
随着技术的不断发展和创新,步进电机的应用领域将会进一步拓展,并为工业自动化和智能制造提供更多可能性。
1。
M422型两相混合式步进电机驱动器使用说明书一、概述M422型细分型两相混合式步进电机驱动器,采用直流10~40V供电,适合驱动电压24V~36V,电流小于2.2A外径42~57毫米的两相混合式步进电机。
此驱动器采用全数字电流环进行细分控制,电机的转矩波动小,低速运行平稳,振动和噪音低。
高速时可输出相对较高的力矩,定位精度高。
广泛适用于雕刻机、数控机床、包装机械、传动设备等分辩率要求较高的设备上。
主要特点●平均电流控制,两相正弦电流驱动输出●直流10~40V供电●光电隔离信号输入/输出● 8档细分和自动半流功能● 8档输出相电流设置●具备脱机功能●启动转速高●高速力矩大二、控制信号接口图1是驱动器的接线原理图1、控制信号定义PUL:步进脉冲信号输入端DIR:步进方向信号输入端+5V:信号输入共阳端ENBL:脱机使能信号输入端脱机使能信号有效时复位驱动器故障,禁止任何有效的脉冲,驱动器的输出功率元件被关闭,电机无保持扭矩。
2、控制信号连接上位机的控制信号可以高电平有效,也可以低电平有效兼容3.5~28V。
当高有效时,把所有控制信号的负端连在一起作为信号地,低有效时,把所有控制信号的正端连在一起作为信号公共端。
现在以集电极开路和PNP输出为例,接口电路示意图如下:图1. 输入接口电路(共阳极接法)图2. 输入接口电路(共阴极接法)控制器PNP输出三、功能选择(用驱动器面板上的DIP开关实现)1、设置电机每转步数驱动器可将电机每转的步数分别设置为200、400、800、1600、3200、6400步。
用户可以通过驱动器正面板上的拨码开关的SW1、SW2、SW3位来设置驱动器的步数(Pulse/rev)如表1:2、控制方式选择自动半流功能半流功能是指无步进脉冲500ms后,驱动器输出电流自动降为额定输出电流的70%,用来防止电机发热。
3、设置输出相电流为了驱动不同扭矩的步进电机,用户可以通过驱动器面板上的拨码开关SW4、SW5、SW6位来设置驱动器的输出相电流(有效值)单位安培,各开关位置对应的输出电流,不同型号驱动器所对应的输出电流值不同。
二相混合式步进电机驱动器使用说明书DC-025B系列恒流控制,运行平稳,性能可靠☆DC025B系列用于驱动相电流5A以下的所有85BYG、86BYG、90BYG以及110BYG系列的两相混合式步进电机。
☆由于采用了先进的控制电路和高性能的功率器件,从而在主电压为AC80V交流供电情况下可以长期稳定、可靠运行。
☆适用于包装、印染、冶金、化工、机械等行业。
☆驱动电压:主电压AC30V~80V ,控制电压AC17V(必须不小于10W)。
☆输出电流:3A~4.5A,根据用户需要调整☆恒流斩波控制,节能的半电流锁定模式☆输入信号TTL兼容,光电隔离信号输入☆过流过压保护使用环境及参数P1可由用户自己随意选择。
在断电情况下,按下表所示拨动红色拨码开关。
再通电即按设定情况工作备注:开关往下拨为“ON ”=1,往上拨为“OFF ”=0。
注意:改变设定后,需重新通电,设定方有效。
★ 步进脉冲输入信号Cp最大通过频率为20KHz 。
脉冲的低电平时间应大于500nS 。
★ 方向控制 U/D+、U/D-外部输入信号U/D+、U/D-电平变化可改变电机运转方向注:电机的初始运行方向与电机的接线有关 ★ 使能信号PD+、PD —当PD+加高电平,并且PD —加低电平时,驱动器切断电机各相的电流使电机轴处于自 由状态,此时步进脉冲Cp 将不被响应;否则电机响应Cp 端输入脉冲运行,Cp 端没有信号 时,电机处于半流锁定状态。
★ 输出信号A 、A —、B 、B —接二相混合式步进电动机的出线。
.★信号要求DC025B驱动器采用单脉冲控制方式。
(共阴\共阳均可以)。
Cp、U/D、P/D信号通过光耦隔离。
为确保内置光耦能可靠导通,要求信号提供至少5mA的电流。
驱动器内部已串入光耦的限流电阻270Ω,对应+5V电平。
当输入电压较高时,可根据需要外串电阻进行限流。
例如输入电平为+24V时,应在每个控制信号上串联2KΩ左右电阻。
例如输入电平为+12V时,应在每个控制信号上串联1KΩ左右电阻。