步进电机的使用教程以及步距角和细分讲解

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步进电机的使用教程以及步距角和细分讲解

2023-07-07 01:15| 来源: 网络整理| 查看: 265

步进电机外形结构

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步进电机内部结构图

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步进电机分类

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单段反应式步进电机

1、内部结构图

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2、磁场形成

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3、节拍运动动画

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4、定子通电方式 在这里插入图片描述

6、两转子齿转动方式

6.1、方式一 在这里插入图片描述--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 在这里插入图片描述 6.2、方式二 在这里插入图片描述---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

在这里插入图片描述 6.3、方式三

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在这里插入图片描述 7、四转子齿转动方式

7.1、方式一 在这里插入图片描述---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

在这里插入图片描述 7.2、方式二 在这里插入图片描述---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

在这里插入图片描述 7.3、方式三 在这里插入图片描述---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

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步距角

在这里插入图片描述在这里插入图片描述

步进电机实际结构

在这里插入图片描述展开结构

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细分

细分(微步进分辨率)是相对于控制器的名词,它是控制芯片内部通过控制电机绕组的电流,从而实现控制步进电机的转动角度。

当需要控制步进电机转动比最小步距角更小的角度时,就需要引用细分控制,磁力的大小与绕组的电流大小是相关的。

当通电相的电流不会马上到达峰值,而断电相的电流也不会立即降为零时,电机内部磁场为上下两相电流共同合成,而产生的磁场合力,会使转子有一个新的平衡位置,这个新的平衡位置在原最小步距角的范围内。也就是说, 如果绕组电流的波形不再是一个近似方波, 而是分成N 个阶梯的近似阶梯波, 则电流每升或者降一个阶梯时, 转子转动一小步。当转子按照这个规律转过N 小步时, 实际相当于它转过一个步距角。这种将一个步距角分成若干小步的驱动方法,称为细分驱动。 在这里插入图片描述 如图3: T1 是一个高频开关管。T2 管的发射极接一个电流取样小电阻R。比较器一端接给定电压uc, 另一端接R 上的压降。控制脉冲ui 为低电平时, T1 和T2 均截止。当ui 为高电平时, T1 和T2 均导通, 电源向电机供电。由于绕组电感的作用, R 上电压逐渐升高, 当超过给定电压uc, 比较器输出低电平, 与门因此输出低电平, T1 截止, 电源被切断, 绕组电感放电。当取样电阻上的电压小于给定电压时, 比较器又输出高电平, 与门输出高电平, T1 又导通, 电源又开始向绕组供电, 这样反复循环, 直到ui 又为低电平。因此: T2 每导通一次, T1 导通多次, 绕组的电流波形为锯齿形, 如图4 所示, 在T2 导通的时间里电源是脉冲式供电( 图4 中ua 波形) , 所以提高了电源效率, 而且还能有效抑制共振。

在这里插入图片描述在这里插入图片描述很多用户误以为步进电机驱动器的细分越高,步进电机的精度就越高,其实这是一种错误的观念,比如步进电机驱动器细分较高的可以达到60000个脉冲一转,而步进电机实际是无法分辨这个精度的,当驱动器设置为60000个脉冲/转的时候,步进电机驱动器接受好几个脉冲,步进电机才走一步,这样并不能提高步进电机的精度。

步进电机的细分技术实质上是一种电子阻尼技术,其主要目的是减弱或消除步进电机的低频振动,提高电机的运转精度只是细分技术的一个附带功能。细分后电机运行时的实际步距角是基本步距角的几分之一。(两相步进电机的基本步距角是1.8°,即一个脉冲走1.8°,如果没有细分,则是200个脉冲走一圈360°,细分是通过驱动器靠精确控制电机的相电流所产生的,与电机无关,如果是10细分,则发一个脉冲电机走0.18°,即2000个脉冲走一圈360°,电机的精度能否达到或接近0.18°,还取决于细分驱动器的细分电流控制精度等其它因素。不同厂家的细分驱动器精度可能差别很大;细分数越大精度越难控制。以次类推。三相步进电机的基本步距角是1.2°,即一个脉冲走1.2°,如果没有细分,则是300个脉冲走一圈360°,如果是10细分,则发一个脉冲,电机走0.12°,即3000个脉冲走一圈360°,以次类推。在电机实际使用时,如果对转速要求较高,且对精度和平稳性要求不高的场合,不必选高细分。在实际使用时,如果转速很低情况下,应该选大细分,确保平滑,减少振动和噪音。)

示例: 如下图A4988的规格是,通过芯片MS1,MS2,MS3引脚设定细分: 在这里插入图片描述还有一点要注意的是,许多规格书介绍细分设定时,是以步距角为90°为基础进行说明的,如下图A4988规格书的介绍: 在这里插入图片描述 如上表格,以步距角为90°为基础,进行示例说明A4988的细分设定,如果A4988的细分设定为Half Step,则每个脉冲走45°,转360°需要8个脉冲。

实际运用时需要按照你使用电机的实际步距角进行替换,例如你使用步距角为1.8°的步进电机,A4988的细分设定为Half Step,则每个脉冲走0.9°,转360°需要400个脉冲。

结束!



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