作为我们生活中最常见的控制系统之一,芝识课堂已经讲解了步进电机的应用、特点及分类,朋友们一定好奇步进电机是怎么进行工作的吧?那今天我们就跟随步进电机的节奏一步步来学习了解步进电机的工作原理吧!
步进电机作为能逐步驱动至指定旋转角度的电机,其最基本的工作就是步进的操作,即步进电机通过转子在一定角度重复运动的方式进行旋转。该角度称为步距角,是步进电机的驱动单元。步进电机根据相同的步距角进行旋转,就像人们一步步上下楼梯一样。图1展示了步进电机最基本的工作原理示意图。
图1
步距角是步进电机运动的基础。步距角取决于电机上的磁极总数。步距角的计算公式如下所示:
步距角=360度/N,其中N=(NPH×PH)
NPH:每相的磁极数。
PH:相数。
N:各项的磁极总数。
电机类型通常称为“PH相/N极电机”。如图2所示,左侧为2相/4极,右侧为3相/6极。若为2相4极电机,则步距角将为90度。
图2
工作时,通过连续执行所有步进操作使步进电机旋转。若想了解步进具体操作,关键是要了解电流在电机定子绕组内的流动方向与定子磁极方向之间的关系。在此,我们以双极型电机为例,来详细解释一下电流在定子绕组内的流动方向与磁极方向之间的关系。如图3所示,通过改变定子绕组中的电流方向就可以改变定子磁极的方向。
图3
接下来让我们来了解一下电机电流和转子旋转的关联性,图4所示的是当反复切换定子绕组内的电流方向时,采用2相4极电机的定子磁极和转子运动的情况。转子通过切换定子绕组内的电流方向、转子磁极,以及各相定子的磁极排斥和吸引来进行步进操作。因此,当连续执行上述操作时,步进电机旋转。
图4
励磁模式是描述定子磁极时最常用的术语,在操作步进电机时不同励磁模式显得非常重要,励磁模式主要分为全步、半步和微步三种。 以2相4极电机为例,步距角为90度。电机以全步距角(此示例中为90度)进行移动/旋转的操作模式称为全步模式。若只能将电机转动全步距角的一半角度(此示例中为45度)。该操作模式称为半步模式。而能应用于更为精细的步进角度尺寸,通常称为微步模式。在微步模式下,电机可以按照全步距角的分数形式转动,这些分数可以精确到全步距角的1/4、1/8、1/16,甚至1/32。 励磁方式和单次步进操作下的步距角之间的关系如图5所示。
图5
我们结合实际应用,将励磁模式与2相4极电机单次旋转的步进数之间的关系汇总,大家可以直观的比较一下三个模式下步进电机转角的区别。
图6
在熟悉了步进电机的基本工作原理之后,接下来芝识课堂就要跟大家好好的讲一讲步进电机重要的驱动IC知识了,千万不要错过哦!
关键字:步进电机
引用地址:
一文了解步进电机的工作原理
推荐阅读最新更新时间:2024-11-17 00:25
51单片机—步进电机程序
4相5线的步进电机,在51hei单片机开发板上用uln2003驱动,此程序可实现正反转和加减速功能。 电路图如下: c语言源程序 #include reg52.h sbit p10=P1^0; sbit p11=P1^1; sbit p12=P1^2; sbit p13=P1^3; sbit p32=P3^2;//减速 sbit p33=P3^3;//加速 sbit p34=P3^4;//正转 sbit p35=P3^5;//反转 #define A {p10=1;p11=0;p12=0;p13=0;} #define B {p10=0;p11=1;p12=0;p13=0;} #define C {p10=0;p11=0;
[单片机]
东芝TB67S539FTG恒流2相双极步进电机驱动IC分析
第二次工业革命,将人们从农业时代推送到了电气时代,在人们不断发明创造的今天,已经实现了很多产品的自动化,这些都是离不开电机的。电机其实也是分好多种。比如,直流电机、交流电机、有刷电机、无刷电机和步进电机等等,这些电机在我们的生活中随处可见。 那么电机是怎么运行的呢?其实电机大部分是需要采用驱动电路才能实现人们想要的工作状态。这些驱动电路一般会分为两种,一种是利用分立器件搭建而实现的,又被称为分立电路驱动,这种方案成本低廉,但是会占用较大电路板面积,并且驱动效率低。另一种是采用集成电路方式实现电机的驱动,这种芯片的优势是板载面积较小,效率高,深受电子工程师们的喜爱。 东芝半导体本着为客户降成本,对产品精益求精的态度,对步进电
[嵌入式]
基于MSP430单片机的步进电机控制系统设计
单片机实现的步进电机控制系统具有成本低、使用灵活的特点,广泛应用于数控机床、机器人,定量进给、工业自动控制以及各种可控的有定位要求的机械工具等应用领域。步进电机是数字控制电机,将脉冲信号转换成角位移,电机的转速、停止的位置取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,非超载状态下,根据上述线性关系,再加上步进电机只有周期性误差而无累积误差,因此步进电机适用于单片机控制。步进电机通过输入脉冲信号进行控制,即电机的总转动角度由输入脉冲总数决定,而电机的转速由脉冲信号频率决定。步进电机的驱动电路是根据单片机产生的控制信号进行工作。因此,单片机通过向步进电机驱动电路发送控制信号就能实现对步进电机的控制。 1 系统设计原理
[单片机]
步进电机每转步数和步进角需要考虑哪些因素
问:步进电机每转步数和步进角 步进电机适用于需要精确位置控制的低扭矩应用场合。确实如此,在为您的设计应用中选择步进电机时,在选择每转步数和步进角时需要考虑哪些因素呢? 首先,步进电机每转步数与步进角的存在一定的关系。这些参数值可以从我们的步进电机筛选条件进行筛选。 每转步数 = 360°/歩进角 举例说明,TRINAMIC Motion Control GmbH 的步进电机 QSH4218-35-10-027,它的歩进角是1.8°。所以它的每转步数 = 360 / 1.8 = 200。这是一个固定的关系——1.8⁰歩进角的步进电机的都会有200的每转步数。当选择步进电机时,只需要选择每转步数或步进角两个参数的其中一个就行,不需
[嵌入式]
基于CAN总线的一体化步进电机驱动器的设计与实现
0 引言 当前,步进电机已经在工业应用,如自动剥线机、工业机器人、雕刻机、植毛机工作台等涉及到精确定位的场合,得到广泛的应用。常用的步进电机控制系统由驱动模块和控制器模块组成。驱动模块实现功率放大,控制器模块用于产生电机转动的控制信号,上述控制方法将会大量占用控制核心的资源,影响控制系统的实时性及灵活性。本文设计的步进电机驱动器,将控制电路和驱动模电路集成在同一个模块上,减少系统中主控核心的负担,提高系统的实时性、可靠性,可以使系统设计变得更加灵活、方便。 1 CAN中继器硬件的设计 1.1 系统的硬件结构 本文设计的基于CAN总线的一体化两相步进电机驱动器系统框图如图1所示,包括CAN收发器L9616、MCU STM32F103
[单片机]
步进电机加减速方法
步进电机只能够由数字信号控制运行的,当脉冲提供给驱动器时,在过于短的时间里,步进电机控制系统发出的脉冲数太多,也就是脉冲频率过高,将导致步进电机堵转。要解决这个问题,必须采用加减速的办法。就是说,在步进电机起步时,要给逐渐升高的脉冲频率,减速时的脉冲频率需要逐渐减低。这就是我们常说的“加减速”方法。
步进电机 转速度,是根据输入的脉冲信号的变化来改变的。从理论上讲,给驱动器一个脉冲,步进电机就旋转一个步距角(细分时为一个细分步距角)。实际上,如果脉冲信号变化太快,步进电机由于内部的反向电动势的阻尼作用,转子与定子之间的磁反应将跟随不上电信号的变化,将导致堵转和丢步。
所以步进电机在高速启动时,需要采用脉
[嵌入式]
控制步进电机正反转的实际应用程序
/*这是一个控制步进电机正反转的实际应用程序*/ /*选用的是三相步进电机驱动器,p14口线用做步进电机的脉冲控制*/ /*p13口线用做步进电机的方向控制。p15,p16,p17是光耦开关量输入*/ /*信号端,p20,p21,p22,p23与x25045看门狗存储器相连*/ /*k7,k8键是设定步进电机转动速度参数的加减键*/ /*k9是启动运行键,按一下k9,步进电机开始运行,直到p17口线有信号输入才停止*/ /*k10是停止键,任何时候按下k10都将停止步进电机当前的运行*/ /*k11是步进运行键,按一下,步进电机动一下*/ /*k12键是反向运行键,按一下,步进电机开始反向运行,知道p15口线有信号才停止*/ /*
[单片机]
TMC428型3轴步进电机控制器的原理及应用
摘要:TMC428是TRINAMIC公司最新开发的步进电机运动控制器,它可减少电机控制软件设计的工作量,降低开发成本。以它为核心(包括TMC236型步进电机驱动器)构成的3轴步进电机驱动控制系统具有尺寸小、控制简单的优点,可同时控制3个两相步进电机。
关键词:步进电机 控制器 TMC428
1 主要性能特点
TMC428是小尺寸、高性价比的二相步进电机控制芯片。它带有二个独立的SPI口,可分别与微处理器和带有SPI接口的步进电机驱动器相连以构成完整的系统。其控制指令可由微处理器通过SPI接口给定。TMC428提供了所有与数字运动控制有关的功能,包括位置控制、速度控制及微步控制等步进电机常用的控制功能。这些功能如果让微处理器
[传感技术]