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机电一体化教案（讲稿）第五章淮南联合大学教师授课教案教学过程及时间分配：5.1.1 顺序控制与时间控制的基本概念1.顺序时间控制的主要特点：①具有对动作顺序的一定要求②具有记忆功能（对控制顺序有条件约束）2.顺序时间控制信号的特点：①仅仅对离散信号进行处理控制②对可能出现的模拟信号应首先进行模数转换，转化为离散信号再处理③仅仅对离散信号进行定性处理3.小结与定义顺序时间控制是借助于记忆元件，对离散信号进行定性的关于动作顺序及时间时序配合处理的自动控制过程4. 两个关键问题：①控制工作状态的设计②动作过程的时序处理顺序时间控制例：多级平皮带传送设备控制5.1.2顺序控制与时间控制的系统组成1. 控制器：关键部件，接受输入信号并判断分析加工，输出符合要求的控制信号，顺序、时序、记忆的控制过程均由该部件功能体现2. 输入接口：接受来自现场的状态和命令信号，进行点评和数据格式转换后传送给控制器3. 输出接口：将控制信号传送给执行部件，同时完成输出信号的功率放大、隔离及电平转换4.检测部分：防止系统软、硬件故障引发的事故，保证系统正常高运行，（本例可在执行部件装备速度传感器，工作中只有当上一级的运输带运动正常，速度继电器的动作信号才可以启动下一级的运输带电机——闭环控制系统5.显示与报警：调试，运行监控，故障提示的辅助功能部件5.1.3 顺序控制与时间控制系统的分类1. 继电器控制系统：由继电接触及其相关的有触点硬件元件组成的硬件控制器2. 无触点逻辑元件控制系统由晶体二极管和三极管开关元件组成的硬件控制器3. 数字集成电路控制系统由中小规模的数字集成电路逻辑单元组成的硬件控制器4. 矩阵式逻辑控制系统：在数字集成电路控制起的基础上扩展的具有一定的柔性控制功能的集成逻辑控制器5. 可编程控制器控制系统：以计算机控制为基础的通用柔性工业控制器6. 计算机控制系统：以计算机硬件为基础，开发专用控制接口和控制软件组成的控制系统5.1.4 顺序控制与时间控制的实例1.液压自动上料装置（1）控制要求：1.启动后向右移向料仓在SQ1停2.延时n秒装料结束，向左移向加工位置，在SQ2停3.P秒后再次向左，反复循环4.KP作系统压力检测5.停止时运动立即静止（2）工作原理图：（3）液压自动上料装置---继电器控制系统电路（4）液压自动上料装置---单片机控制系统（5）液压自动上料装置---PLC控制系统多级皮带运输传送设备的作原理及控制要求顺序时间控制系统构成原理往复运动液压工作台系统原理往复运动液压工作台继电器控制系统原理往复运动液压工作台单片机控制系统原理往复运动液压工作台PLC控制系统原理其他：①相关标题，主要内容要点等按常规进行书写②要求板书清晰整洁美观，图面大小适度规范，无错字别字和不规范文字符号作业：1．简述往复运动液压工作台单片机控制系统的硬件促成特点和工作原理2．简述往复运动液压工作台继电器控制系统的硬件促成特点和工作原理课后教学小结：1．讲清时间顺序控制的概念和基本原理，有助于后续教学内容的讲授2．通过对比方法讲述时间顺序控制继电器、单片机、PLC系统的特点，有助于对时间顺序控制的的认识和理解3．通过课件图片和加工过程录相资料片的播放，加深对时间顺序控制系统的感性理解淮南联合大学教师授课教案教学过程及时间分配：5.2 速度控制5.2.1 步进电机的速度控制1. 步进电机的技术特点：①角位置控制精度高，步距角0.36度～90度/步②无累积误差③转速和输入的脉冲频率成正比④角位移量严格的和脉冲的数量成正比⑤转动方向和绕组的通电方式有关⑥直接将计算机数字信号转换为方向，位置，速度机械信号⑦无需任何检测，即可组成开环轨迹数字控制系统⑧在计算机外设，经济型数控技术中广泛应用⑨输出转矩，运行速度，噪音等技术指标低于交流，直流伺服电机2. 步进电机结构和工作原理按电磁吸引原理工作（以反应式步进电机为例）反应式步进电机的定子上有磁极，每个磁极上有激磁绕组，转子无绕组，有周向均布的齿，依靠磁极对齿的吸合工作。
课程定位❖《机电一体化技术与系统》课程是机械工程及自动化专业学生的专业基础必修课。
❖是学生经过三年基础课和技术基础课学习之后，带有总结意义的一门综合性设计课程。
❖在学生掌握一定的专业基础知识的基础上，以机械设计为主线，综合运用所学知识，从整体角度掌握机电一体化系统设计的思想、原理、方法和程序。
学习方法❖1、认真听课❖2、参考教材自学❖3、网络自学和自测检查❖3、认真实验，主动参加自选实验❖4、积极参加讨论和完成作业（可以网络提交）课程的考核办法❖理论课：百分制❖闭卷考试70% 平时成绩30%❖平时成绩：课堂效果、作业效果、❖网上答疑、实验效果机电一体化信息科学机械学电子学第1章 概论❖ 1.1 概述❖ 1.2 机电一体化系统的设计 ❖ 1.3 机电一体化系统的发展趋势美国《技术评论》认为，有十种新兴技术在不远的将来会产生巨大影响：无线传感器网络；可注入组织工程；纳米太阳能电池；机电一体化技术；分子成像；纳米印刷刻蚀；软件保证；糖原组学；量子密码术。
1.1 概述1.1.1 引言机电一体化一般包含机电一体化技术和机电一体化产品(系统) 两层含义。
1、 机电一体化技术：从系统的观点出发，将机械技术、微电子技术、信息技术、控制技术等在系统工程基础上有机地加以综合，以实现整个系统最佳化的一门新科学技术。
2、 机电一体化产品：新型机械与微电子器件，特别是微处理器、微型机相结合而开发出来的新一代电子代机械产品。
权威定义：❖ 起源：日本，20世纪70年代； ❖合成词：Mecha —tronics 。
它取英语Mechanics(机械学)的前半部和Electronics （电子学）的后半部分拼成一个新词；❖(ASME)由计算机信息网络协调与控制的用于完成包括机械力、运动和能量流等动力学任务的机械和(或)机电部件相互联系的系统。
理解：❖机电一体化不是机械与电子简单的叠加，而是在信息论、控制论和系统论的基础上建立起来的应用技术❖典型的机电一体化产品(系统)有：数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、CAD ／CAM 系统等。
机电一体化教案介绍：机电一体化是指将机械与电气相结合，在设计、制造、控制等方面进行整体协调和统一管理的一种技术形式。
它将机械工程和电气工程有机地结合起来，既保留了机械和电气各自的特点，又实现了相互协作和优化设计，提高了生产效率和产品质量。
一、教学目标本教案的教学目标是：1. 了解机电一体化的基本概念和发展历程；2. 掌握机电一体化的运行原理和应用领域；3. 学习机电一体化的设计方法和技术手段；4. 培养学生的创新意识和解决问题的能力。
二、教学内容本教案的教学内容分为以下几个方面：1. 机电一体化的定义和基本原理；2. 机电一体化的发展历程和应用领域；3. 机电一体化的特点和优势；4. 机电一体化的设计方法和技术手段；5. 机电一体化案例分析和讨论。
三、教学过程本教案的教学过程如下：1. 学习阶段：通过课堂讲授和课外阅读，学习机电一体化的定义、基本原理和发展历程。
同时，学习了解机电一体化的应用领域和相关技术。
2. 实践阶段：学生根据所学内容，选择一个机电一体化的案例进行分析和讨论。
通过实际操作、观察和实验，了解机电一体化的设计方法和技术手段。
3. 总结阶段：学生总结所学内容，撰写实验报告并进行交流讨论。
从中探讨机电一体化的优势和不足，以及未来的发展方向。
四、教学资源本教案的教学资源包括以下几个方面：1. 教材：提供相关机电一体化的教材和参考书目，供学生查阅和学习。
2. 实验室：提供实验室设备和工具，供学生进行实践操作和实验研究。
3. 计算机和软件：提供计算机和专业软件，支持学生进行机电一体化的设计和模拟仿真。
五、教学评估本教案的教学评估采取以下几种方式：1. 平时表现：根据学生的听课态度、课堂回答问题的积极程度、实验报告的质量等进行评估。
2. 作业和考试：布置机电一体化相关的作业和考试，包括选择题、填空题、计算题和综合题等形式。
3. 实际操作：通过学生的实际操作和实验研究进行评估，包括实验报告的撰写、实验数据的处理和分析等。
机电一体化教案（讲稿）第五章淮南联合大学教师授课教案教学过程及时间分配：5.1.1 顺序控制与时间控制的基本概念1.顺序时间控制的主要特点：①具有对动作顺序的一定要求②具有记忆功能（对控制顺序有条件约束）2.顺序时间控制信号的特点：①仅仅对离散信号进行处理控制②对可能出现的模拟信号应首先进行模数转换，转化为离散信号再处理③仅仅对离散信号进行定性处理3.小结与定义顺序时间控制是借助于记忆元件，对离散信号进行定性的关于动作顺序及时间时序配合处理的自动控制过程4. 两个关键问题：①控制工作状态的设计②动作过程的时序处理顺序时间控制例：多级平皮带传送设备控制5.1.2顺序控制与时间控制的系统组成1. 控制器：关键部件，接受输入信号并判断分析加工，输出符合要求的控制信号，顺序、时序、记忆的控制过程均由该部件功能体现2. 输入接口：接受来自现场的状态和命令信号，进行点评和数据格式转换后传送给控制器3. 输出接口：将控制信号传送给执行部件，同时完成输出信号的功率放大、隔离及电平转换4.检测部分：防止系统软、硬件故障引发的事故，保证系统正常高运行，（本例可在执行部件装备速度传感器，工作中只有当上一级的运输带运动正常，速度继电器的动作信号才可以启动下一级的运输带电机——闭环控制系统5.显示与报警：调试，运行监控，故障提示的辅助功能部件5.1.3 顺序控制与时间控制系统的分类1. 继电器控制系统：由继电接触及其相关的有触点硬件元件组成的硬件控制器2. 无触点逻辑元件控制系统由晶体二极管和三极管开关元件组成的硬件控制器3. 数字集成电路控制系统由中小规模的数字集成电路逻辑单元组成的硬件控制器4. 矩阵式逻辑控制系统：在数字集成电路控制起的基础上扩展的具有一定的柔性控制功能的集成逻辑控制器5. 可编程控制器控制系统：以计算机控制为基础的通用柔性工业控制器6. 计算机控制系统：以计算机硬件为基础，开发专用控制接口和控制软件组成的控制系统5.1.4 顺序控制与时间控制的实例1.液压自动上料装置（1）控制要求：1.启动后向右移向料仓在SQ1停2.延时n秒装料结束，向左移向加工位置，在SQ2停3.P秒后再次向左，反复循环4.KP作系统压力检测5.停止时运动立即静止（2）工作原理图：（3）液压自动上料装置---继电器控制系统电路（4）液压自动上料装置---单片机控制系统（5）液压自动上料装置---PLC控制系统多级皮带运输传送设备的作原理及控制要求顺序时间控制系统构成原理往复运动液压工作台系统原理往复运动液压工作台继电器控制系统原理往复运动液压工作台单片机控制系统原理往复运动液压工作台PLC控制系统原理其他：①相关标题，主要内容要点等按常规进行书写②要求板书清晰整洁美观，图面大小适度规范，无错字别字和不规范文字符号作业：1．简述往复运动液压工作台单片机控制系统的硬件促成特点和工作原理2．简述往复运动液压工作台继电器控制系统的硬件促成特点和工作原理课后教学小结：1．讲清时间顺序控制的概念和基本原理，有助于后续教学内容的讲授2．通过对比方法讲述时间顺序控制继电器、单片机、PLC系统的特点，有助于对时间顺序控制的的认识和理解3．通过课件图片和加工过程录相资料片的播放，加深对时间顺序控制系统的感性理解淮南联合大学教师授课教案教学过程及时间分配：5.2 速度控制5.2.1 步进电机的速度控制1. 步进电机的技术特点：①角位置控制精度高，步距角0.36度～90度/步②无累积误差③转速和输入的脉冲频率成正比④角位移量严格的和脉冲的数量成正比⑤转动方向和绕组的通电方式有关⑥直接将计算机数字信号转换为方向，位置，速度机械信号⑦无需任何检测，即可组成开环轨迹数字控制系统⑧在计算机外设，经济型数控技术中广泛应用⑨输出转矩，运行速度，噪音等技术指标低于交流，直流伺服电机2. 步进电机结构和工作原理按电磁吸引原理工作（以反应式步进电机为例）反应式步进电机的定子上有磁极，每个磁极上有激磁绕组，转子无绕组，有周向均布的齿，依靠磁极对齿的吸合工作。
机电一体化工程教案一、教学目标。
1.了解机电一体化工程的基本概念和发展历程；2.掌握机电一体化工程的基本原理和技术；3.掌握机电一体化工程的应用领域和发展前景。
二、教学内容。
1.机电一体化工程的概念和特点；2.机电一体化工程的发展历程；3.机电一体化工程的基本原理和技术；4.机电一体化工程在工业生产中的应用；5.机电一体化工程的发展前景。
三、教学重点和难点。
1.机电一体化工程的基本原理和技术；2.机电一体化工程在工业生产中的应用；3.机电一体化工程的发展前景。
四、教学方法。
1.讲授结合案例分析；2.实验教学；3.讨论交流。
五、教学过程。
1.机电一体化工程的概念和特点（1课时）。
1.1 机电一体化工程的定义；1.2 机电一体化工程的特点；1.3 机电一体化工程的意义。
2.机电一体化工程的发展历程（1课时）。
2.1 机电一体化工程的起源；2.2 机电一体化工程的发展历程；2.3 机电一体化工程的现状和趋势。
3.机电一体化工程的基本原理和技术（2课时）。
3.1 机电一体化工程的基本原理；3.2 机电一体化工程的核心技术；3.3 机电一体化工程的应用案例。
4.机电一体化工程在工业生产中的应用（2课时）。
4.1 机电一体化工程在制造业中的应用；4.2 机电一体化工程在能源领域中的应用；4.3 机电一体化工程在交通运输领域中的应用。
5.机电一体化工程的发展前景（1课时）。
5.1 机电一体化工程的发展趋势；5.2 机电一体化工程的发展前景；5.3 机电一体化工程的挑战与机遇。
六、教学评价。
1.课堂讨论和案例分析；2.实验报告和作业；3.期末考试。
七、教学资源。
1.教材，《机电一体化工程导论》；2.实验设备，机电一体化工程实验箱；3.案例资料，机电一体化工程应用案例。
八、教学反思。
机电一体化工程是当今工程技术领域的热点之一，教师应不断更新教学内容，结合最新的发展动态，引导学生深入了解机电一体化工程的最新进展，培养学生的创新意识和实践能力，为他们未来的就业和发展打下坚实的基础。
机电一体化教案（讲稿）第三章概述在机电一体化产品中，无论是机械电子化产品（如数控机床），还是机电相互融合的高级产品（如机器人），都离不开检测与传感器这个重要环节。
若没有传感器对原始的各种参数进行精确而可靠的自动检测，那么信号转换、信息处理、正确显示、控制器的最佳控制等，都是无法进行和实现的。
检测系统是机电一体化产品中的一个重要组成部分，用于实现计测功能。
在机电一体化产品中，传感器的作用就相当于人的感官，用于检测有关外界环境及自身状态的各种物理量（如力、位移、速度、位置等）及其变化，并将这些信号转换成电信号，然后再通过相应的变换、放大、调制与解调、滤波、运算等电路将有用的信号检测出来，反馈给控制装置或送去显示。
实现上述功能的传感器及相应的信号检测与处理电路，就构成了机电一体化产品中的检测系统。
随着现代测量、控制及自动化技术的发展，传感器技术越来越受到人们的重视，应用越来越普遍。
凡是应用到传感器的地方，必然伴随着相应的检测系统。
传感器与检测系统可对各种材料、机件、现场等进行无损探伤、测量和计量；对自动化系统中各种参数进行自动检测和控制。
尤其是在机电一体化产品中，传感器及其检测系统不仅是一个必不可少的组成部分，而且已成为机与电有机结合的一个重要纽带。
一、传感器的分类传感器种类繁多，分类方法也有多种，可以按被测物理量分类，这种分法明确表达了传感器的用途，便于根据不同用途选择传感器。
还可按工作原理分类，这种分法便于学习、理解和区分各种传感器。
机电一体化产品主要以微型计算机作信息处理机和控制器，传感器获取的有关外界环境及自身状态变化的信息，一般反馈给计算机进行处理或传感器开关型（二值型）接触型（如微动开关、行程开关、接触开关）非接触型（如光电开关、接近开关）模拟型电阻型（如电位器、电阻应变片等）电压、电流型（如热电偶、光电池等）电感、电容型（如电感、电容式位移传感器）数字型计数型（二值＋计数器）代码型（如旋转编码器、磁尺等）图2—1 传感器按输出信号性质分类实施控制。
机电一体化概论教案教案标题：机电一体化概论教案教案概述：本教案旨在为学生提供机电一体化概论的基础知识和理解，使他们能够了解机电一体化的概念、原理和应用领域。
通过本课程的学习，学生将能够认识到机电一体化在现代工程中的重要性，并了解其在自动化、机械制造和电子工程等领域的应用。
教学目标：1. 理解机电一体化的概念和基本原理。
2. 了解机电一体化在自动化、机械制造和电子工程等领域的应用。
3. 能够分析和评估机电一体化系统的优势和局限性。
4. 培养学生的团队合作和问题解决能力。
教学重点：1. 机电一体化的概念和基本原理。
2. 机电一体化在自动化、机械制造和电子工程等领域的应用。
教学难点：1. 分析和评估机电一体化系统的优势和局限性。
教学准备：1. 教材：《机电一体化概论》。
2. 多媒体设备：投影仪、电脑等。
3. 实验设备：机电一体化实验装置（如果有）。
教学过程：一、导入（5分钟）1. 利用多媒体设备展示一些机电一体化系统的应用案例，引发学生对机电一体化的兴趣。
2. 引导学生讨论他们对机电一体化的理解和认识。
二、讲解机电一体化的概念和基本原理（15分钟）1. 通过讲解教材中的相关内容，介绍机电一体化的概念和基本原理。
2. 强调机电一体化系统的优势，如提高生产效率、降低成本、提高产品质量等。
三、讨论机电一体化在自动化、机械制造和电子工程等领域的应用（20分钟）1. 分组讨论：将学生分成小组，每个小组负责研究一种领域中机电一体化的应用案例。
2. 小组展示：每个小组向全班展示他们的研究成果，并进行讨论和交流。
四、分析和评估机电一体化系统的优势和局限性（15分钟）1. 引导学生思考机电一体化系统的优势和局限性，并进行讨论。
2. 指导学生分析不同应用场景下机电一体化系统的适用性和局限性。
五、课堂练习（15分钟）1. 分发练习题，让学生在课堂上完成。
2. 收集学生的答案，进行讲评。
六、总结与延伸（5分钟）1. 总结本节课的重点内容和学习收获。
机电一体化技术课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握机电一体化技术的基本概念、原理和应用，培养学生对机电一体化技术的兴趣和热情，提高学生的实际操作能力和创新能力。
知识目标：使学生了解机电一体化技术的基本概念、组成部分及其相互关系；掌握机电一体化技术的基本原理和关键技术；了解机电一体化技术的应用领域和发展趋势。
技能目标：使学生能够运用所学知识分析、解决机电一体化技术领域的问题；具备一定的实际操作能力，能够进行简单的机电一体化系统设计、调试和维护。
情感态度价值观目标：培养学生对机电一体化技术的兴趣和热情，增强学生对科技创新的敏感度；培养学生团队协作、积极探究的学习态度，提高学生的问题解决能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括机电一体化技术的基本概念、原理和应用。
具体安排如下：第1-2课时：机电一体化技术的基本概念，包括定义、组成部分及其相互关系。
第3-4课时：机电一体化技术的基本原理，包括传感器技术、执行器技术、控制技术等。
第5-6课时：机电一体化技术的应用领域，包括工业自动化、机器人、汽车电子等。
第7-8课时：机电一体化技术的发展趋势，包括智能化、网络化、绿色化等。
第9-10课时：机电一体化技术的实际操作，包括简单机电一体化系统的设计、调试和维护。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等。
讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握机电一体化技术的基本概念、原理和应用。
讨论法：引导学生针对机电一体化技术的相关问题进行思考和讨论，提高学生的创新能力和问题解决能力。
案例分析法：通过分析具体的机电一体化技术应用案例，使学生更好地理解和掌握相关知识。
实验法：让学生亲自动手进行实验，培养学生的实际操作能力和实践能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将选择和准备以下教学资源：教材：《机电一体化技术》教材，用于引导学生系统地学习机电一体化技术的基本知识。
机械制造专业机电一体化技术课程的优秀教案范本机电系统设计与调试实践一、引言机械制造专业机电一体化技术课程的优秀教案范本对于学生的学习和教师的教学都有着重要的意义。
本文将介绍一份优秀的教案范本，主要涵盖机电系统设计与调试实践内容。
通过在课程设计中充分考虑实践环节、注重学生能力培养和知识应用，可提高学生学习的兴趣和效果，从而达到更好的教学效果。
二、教学目标机械制造专业的机电一体化技术课程旨在培养学生的机电系统设计与调试能力。
基于此，本教案的教学目标如下：1. 理解机电系统设计与调试的基本原理和方法；2. 掌握机电系统的设计流程和调试过程；3. 能够运用知识和技能设计和调试简单的机电系统；4. 培养学生的动手实践能力以及团队协作能力。
三、教学内容及安排1. 课程简介简要介绍机电系统设计与调试的定义、意义和应用领域。
2. 机电系统设计基础2.1 机电系统设计的基本要素和流程2.2 机电系统设计中的关键技术和注意事项2.3 实例分析：某机械设备机电系统设计案例3. 机电系统调试实践3.1 机电系统调试的基本原理和方法3.2 常见故障的诊断与解决3.3 实例分析：某机电系统调试案例4. 教学实践项目4.1 课堂实践：学生根据给定的案例进行机电系统设计和调试工作4.2 实验室实践：学生独立或小组进行机电系统设计与调试实验4.3 实训活动：参观现实中的机电系统并进行观察和分析五、教学方法与评价1. 教学方法采用案例讲解、问题导入、讨论交流、实践操作等多种教学方法，提高学生的参与度和实践能力。
2. 教学评价通过课堂表现、实验报告和实践项目的评估等方式，全面评价学生的知识掌握情况、实践能力以及团队协作能力。
六、教学资源1. 教材：机电一体化技术教程2. 参考书籍：《机电系统设计与调试实践指南》、《机械制造工艺与设备》等3. 实验设备和器材：电机、传感器、控制器等七、教学评价与总结通过对机械制造专业机电一体化技术课程的教案范本的设计和实施，可以帮助学生更好地理解机电系统设计与调试的基本原理和方法，提高其实践能力和团队协作能力。
机电一体化教案（讲稿）第六章淮南联合大学教师授课教案教学过程及时间分配：6.1步进电动机1．步进电机的工作原理步进电动机又称电脉冲马达，是通过脉冲数量决定转角位移的一种伺服电动机。
由于步进电动机成本较低，易于采用计算机控制，因而被广泛应用于开环控制的伺服系统中。
步进电动机比直流电动机或交流电动机组成的开环控制系统精度高，适用于精度要求不太高的机电一体化伺服传动系统。
目前，一般数控机械和普通机床的微机改造中大多数均采用开环步进电动机控制系统。
步进电动机按其工作原理分：主要有磁电式和反应式两大类步进电机按励磁相数分：有三、四、五、六相等几种，因为相数越多，步距角越小，而且还采用多相通电，提高步进电机的输出转矩。
步进电机按输出力矩大小分：功率步进电机，伺服（快速）步进电机反应是步进电机的工作原理是：三相反应式步进电动机的工作原理如图5-12所示，其中步进电动机的定子上有6个齿，其上分别缠有W A 、W B 、W C 三相绕组，构成三对磁极，转子上则均匀分布着4个齿。
步进电动机采用直流电源供电。
当W A 、W B 、W C 三相绕组轮流通电时，通过电磁力吸引步进电动机转子一步一步地旋转。
图 5-13 三相反应式步进电动机 图 5-12 步进电动机运动原理图首先假设U 相绕组通电，则转子上下两齿被磁吸住，转子就停留在U 相通电的位置上。
然后U 相断电，V 相通电，则磁极U 的磁场消失，磁极V 产生了磁场，磁极V 的磁场把离它最近的另外两齿吸引过去，停止在V 相通电的位置上，这时转子逆时针转了300。
随后V 相断电，W 相通电，根据同样的道理，转子又逆时针转了300，停止在W 相通电的位置上。
若再U 相通电，W 相断电，那么转子再逆转300。
定子各相轮流通电一次，转子转一个齿。
步进电机绕组按U W V U W V U →→→→→→…依次轮流通电，步进电动机转子就一步步地按逆时针方向旋转。
反之，如果步进电动机按倒序依次使绕组通电，即：U V W U V W U →→→→→→…，则步进电动机将按顺时针方向旋转。
步进电机绕组每次通断电使转子转过的角度称之为步距角。
上述分析中的步进电机步距角为300。
对于一个真实的步进电动机，为了减少每通电一次的转角，在转子和定子上开有很多定分的小齿．其中定子的三相绕组铁心间有一定角度的齿差，当U 相定子小齿与转子小齿对正时，V 相和W 相定子上的齿则处于错开状态，如图5-13所示。
工作原理与上同，只是步距角是小齿距夹角的1/3。
2、步进电动机的通电方式如果步进电动机绕组的每一次通断电操作称为一拍，每拍中只有一相绕组通电，其余断电，这种通电方式称为单相通电方式。
三相步进电动机的单相通电方式称为三相单三拍通电方式。
如：Λ→→→→A C B A 。
如果步进电动机通电循环的每拍中都有两相绕组通电，这种通电方式称为双相通电方式。
三相步进电动机采用双相通电方式时（如：Λ→→→→AB CA BC AB ），称为三相双三拍通电方式。
如果步进电动机通电循环的各拍中交替出现单、双相通电状态，这种通电方式称为单双相轮流通电方式。
三相步进电动机采用单双相轮流通电方式时，每个通电循环中共有六拍，因而又称为三相六拍通电方式，即Λ→→→→→→→A CA C BC B AB A 。
一般情况下，m 相步进电动机可采用单相通电、双相通电或单双相轮流通电方式工作，对应的通电方式可分别称为m 相单m 拍、m 相双m 拍或m 相2m 拍通电方式。
由于采用单相通电方式工作时，步进电动机的矩频特性（输出转矩与输入脉冲频率的关系）较差，在通电换相过程中，转子状态不稳定，容易失步，因而实际应用中较少采用。
图5-14是某三相反应式步进电动机在不同通电方式下工作时的矩频特性曲线。
显然，采用单双相轮流通电方式可使步进电动机在各种工作频率下都具有较大的负载能力。
图 5-14 不同通电方式时的矩频特性 图5-15 启动矩频特性通电方式不仅影响步进电动机的矩频特性，对步距角也有影响。
一个m 相步进电动机，如其转子上有z 个小齿，则其步距角可通过下式计算：kmz ο360=α (5-12)式中，k 是通电方式系数，当采用单相或双相通电方式时，k ＝1，当采用单双相轮流通电方式时，k ＝2。
可见采用单双相轮流通电方式还可使步距角减小—半。
步进电机的步距角决定了系统的最小位移，步距角越小，位移的控制精度越高。
2.步进电机的主要特性 （1）步距角α指每给一个脉冲信号，电机转子应转过角度的理论值。
它取决于电机结构和控制方式。
步距角可按下式计算：mzk ο360=α （7-1）式中 m ——定子相数；z ——转子齿数；k ——通电系数，若连续两次通电相数相同为1，若不同则为2。
数控机床所采用步进电机的步距角一般都很小，如：3°／1.5°，1.5°／0.75°，0.72°／0.36°等，是步进电机的重要指标。
步进电机空载且单脉冲输入时，其实际步距角与理论步距角之差称为静态步距角误差，一般控制在±10′～30′的范围内。
（2）矩角特性、最大静态转矩M jmax 和启动转矩M q当步进电机处于通电状态时，转子处在不动状态，即静态。
如果在电机轴上施加一个负载转矩M ，转子会在载荷方向上转过一个角度θ，转子因而受到一个电磁转矩M j 的作用与负载平衡，该电磁转矩M j 称为静态转矩，该角度θ称为失调角。
步进电机单相通电的静态转矩M j 随失调角θ的变化曲线称为矩角特性，如图7-4所示，画出了三相步进电机按A →B →C →A ……方式通电时A 、B 、C 各相的矩角特性。
各相矩角特性差异不大，否则会影响步距精度及引起低频振荡。
当外加转矩取消后，转子在电磁转矩作用下，仍能回到稳定平衡点θ＝0。
矩角特性曲线上的电磁转矩的最大值称为最大静转矩M jmax ，M jmax 是代表电机承载能力的重要指标，M jmax 越大，电机带负载的能力越强，运行的快速性和稳定性越好。
由图7-4可见，相邻两条曲线的交点所对应的静态转矩是电机运行状态的最大启动转距M q ，当负载力矩小于M q 时，步进电机才能正常启动运行，否则将会造成失步。
一般地，电机相数的增加会使矩角特性曲线变密，相邻两条曲线的交点上移，会使M q 增加；采用多相通电方式，即变m 相m 拍通电方式为m 相2m 拍通电方式，会使启动转距M q 增加。
图7-4 三相步进电机的各相矩角特性（3）启动频率f q 和启动时的惯频特性空载时，步进电机由静止突然启动、并进入不丢步的正常运行状态所允许的最高频率，称为启动频率或突跳频率f q ，是反映步进电机快速性能的重要指标。
空载启动时，步进电机定子绕组通电状态变化的频率不能高于该启动频率。
原因是频率越高，电机绕组的感抗（x L ＝2πf L ）越大，使绕组中的电流脉冲变尖，幅值下降，从而使电机输出力矩下降。
启动时的惯频特性是指电机带动纯惯性负载时启动频率和负载转动惯量之间的关系。
一般来说，随着负载惯量的增加，启动频率会下降。
如果除了惯性负载外还有转矩负载，则启动频率将进一步下降。
（4）运行矩频特性步进电机启动后，其运行速度能跟踪指令脉冲频率连续上升而不丢步的最高工作频率，称为连续运行频率，其值远大于启动频率。
运行矩频特性是描述步进电机在连续运行时，输出转矩与连续运行频率之间的关系，它是衡量步进电机运转时承载能力的动态指标，如图7-5所示。
图中每一频率所对应的转矩称为动态转矩。
从图中可以看出，随着运行频率的上升，输出转矩下降，承载能力下降。
当运行频率超过最高频率时，步进电机便无法工作。
5T /(N ?m )f/kHz图7-5 步进电机的运行矩频特性（5）加、减速特性步进电机的加减速特性是描述步进电机由静止到工作频率和由工作频率到静止的加、减速过程中，定子绕组通电状态的变化频率与时间的关系。
当要求步进电机启动到大于启动频率的工作频率时，变化速度必须逐渐上升；同样，从最高工作频率或高于启动频率的工作频率停止时，变化速度必须逐渐下降。
逐渐上升和逐渐下降的加速时间、减速时间不能过小，否则会出现失步或超步。
目前，主要通过软件实现步进电机的加减速控制。
常用的加减速控制实现方法有指数规律和直线规律加减速控制，指数规律加减速控制一般适用跟踪响应要求较高的切削加工中；直线规律加减速控制一般适用速度变化范围较大的快速定位方式中。
4.2.2步进电机驱动电源 ※步进电机的工作质量包括电机本身性能 驱动电源特点※ 步进电机驱动电源包括：环形分配器 功放电路 1.环形分配器环形分配器的主要功能是将数控装置送来的一串指令脉冲，按步进电机所要求的通电顺序分配给步进电机的驱动电源的各相输入端，以控制励磁绕组的通断，实现步进电机的运行及换向。
环形分配器的工作特点：当步进电机在一个方向上连续运行时，其各相通、断的脉冲分配是一个循环，因此称为环形分配器。
环形分配器的输出不仅是周期性的，又是可逆的。
环形分配器的形式环形分配的功能可由硬件或软件的方法来实现，分别称为硬件环形分配器和软件环形分配器。
1）硬件环形分配器硬件环形分配器的种类很多，它可由D 触发器或JK 触发器构成，亦可采用专用集成芯片或通用可编程逻辑器件。
目前市场上有许多专用的集成电路环形分配器出售，集成度高，可靠性好，有的还有可编程功能。
如国产的PM 系列步进电机专用集成电路有PM03、PM04、PM05和PM06分别用于三相、四相、五相和六相步进电机的控制。
进口的步进电机专用集成芯片PMM8713、PM8714可分别用于四相（或三相）、五相步进电机的控制。
而PPM101B 则是可编程的专用步进电机控制芯片，通过编程可用于三相、四相、五相步进电机的控制。
以三相步进电机为例，硬件环形分配驱动与数控装置的连接如图7-7所示，环形分配器的输入、输出信号一般均为TTL 电平，输出信号A 、B 、C 信号变为高电平则表示相应的绕组通电，低电平则表示相应的绕组失电，CLK 为数控装置所发脉冲信号，每一个脉冲信号的上升或下降沿到来时，输出则改变一次绕组的通电状态，DIR 为数控装置所发方向信号，其电平的高低即对应电机绕组通电顺序的改变，即步进电机的正、反转，FULL ／HALF 电平用于控制电机的整步（对三相步进电机即为三拍运行）或半步（对三相步进电机即为六拍运行），一般情况下，根据需要将其接在固定的电平上即可。
图7-7 硬件环形分配驱动与数控装置的连接CH250是国产的三相反应式步进电机环形分配器的专用集成电路芯片，通过其控制端的不同接法可以组成三相双三拍和三相六拍的不同工作方式，其外形和三相六拍接线图如图7-8所示。
16151413121110912345678CH250CH250U D J 3L J 3r J 6r J 6L A B C R*CL EN R*RJ 6LJ 6rAB C J 3LJ 3r U S U D CL EN91071214158131211616+12V1μF100k ΩCP1方向RU S图7-8 CH250外形和三相六拍接线图CH250主要管脚的作用：A 、B 、C ——环形分配器三个输出端，经功率放大后接到电机的三相绕组上。
