本文分析了步進電機三種驅動方式的優缺點
本文分析了步進電機三種驅動方式的優缺點
眾所周知,步進電機是一種將電脈沖信號轉換成機械角位移的控制電機,在數字控制系統中常被用作執行元件。當步進驅動器接收到脈沖信號時,它驅動步進電機在設定的方向上旋轉一個固定的角度(這個角度稱為距離角)。正常運動下,每轉有固定步數;連續步進時,轉速與輸入脈沖頻率保持嚴格對應,不受電壓波動和負載變化的影響。本文將帶領您詳細了解步進電機全步驅動、半步驅動和細分驅動的工作原理和優缺點。步進電機的驅動方式;下圖是兩相步進電機內部定子的示意圖。為了使電機的轉子連續平穩地旋轉,定子必須產生連續平均的磁場。宏觀上,電機轉子始終跟隨電機定子合成的磁場方向。如果定子合成的磁場變化太快,轉子跟不上,步進電機就會失步。
導讀眾所周知,步進電機是一種將電脈沖信號轉換成機械角位移的控制電機,在數字控制系統中常被用作執行元件。當步進驅動器接收到脈沖信號時,它驅動步進電機在設定的方向上旋轉一個固定的角度(這個角度稱為距離角)。正常運動下,每轉有固定步數;連續步進時,轉速與輸入脈沖頻率保持嚴格對應,不受電壓波動和負載變化的影響。本文將帶領您詳細了解步進電機全步驅動、半步驅動和細分驅動的工作原理和優缺點。步進電機的驅動方式;下圖是兩相步進電機內部定子的示意圖。為了使電機的轉子連續平穩地旋轉,定子必須產生連續平均的磁場。宏觀上,電機轉子始終跟隨電機定子合成的磁場方向。如果定子合成的磁場變化太快,轉子跟不上,步進電機就會失步。
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眾所周知,步進電機的驅動方式包括整步、半步和細分驅動。三者既有區別又有聯系。目前市場上很多驅動都支持細分驅動模式。眾所周知,步進電機是一種將電脈沖信號轉換成機械角位移的控制電機,在數字控制系統中常被用作執行元件。當步進驅動器接收到脈沖信號時,它驅動步進電機在設定的方向上旋轉一個固定的角度(這個角度稱為距離角)。正常運動下,每轉有固定步數;連續步進時,轉速與輸入脈沖頻率保持嚴格對應,不受電壓波動和負載變化的影響。本文將帶領您詳細了解步進電機全步驅動、半步驅動和細分驅動的工作原理和優缺點。 步進電機的驅動方式下圖是兩相步進電機內部定子的示意圖。為了使電機的轉子連續平穩地旋轉,定子必須產生連續平均的磁場。宏觀上,電機轉子始終跟隨電機定子合成的磁場方向。如果定子合成的磁場變化太快,轉子跟不上,步進電機就會失步。由于電機轉子跟隨電機定子磁場旋轉,電機定子磁場的強度和方向由定子復合電流決定,并與其成比例。即只要控制電機的定子電流,就可以達到驅動電機的目的。下圖是兩相步進電機電流合成示意圖。Ia由A-A'相產生,Ib由B-B'相產生。它們兩個組合產生的電流I就是電機定子的組合電流,可以代表電機定子產生磁場的大小和方向。基于以上對步進電機的背景描述,步進電機的三種驅動方式,即整步、半步和細分,都是相同的方法,但一個圓(360)除以電流的厚度是不同的。 1、整步驅動對于全步驅動模式,電機走一整步。比如步進角為3.6的步進電機,整步驅動每走一步就要走3.6。下圖是電機定子在全步驅動模式下的電流順序示意圖:從上圖可以看出,整步驅動每次只有一相通電,因此這種驅動方式的驅動電路可以非常簡單,程序代碼也相對容易實現,從上圖可以得到電機整步驅動的相序如下:BB'A'AB'BAA'BB'下圖是該驅動模式的當前矢量分割圖:可以看出,全步驅動模式的電流矢量將一個圓等分為四個。下圖是全步驅動模式下a相和b相的電流I-T圖:總結:可以看出,全步進驅動的缺點是正弦波比較粗糙。這樣驅動步進電機,電機低速抖動,噪音比較大。但是這種驅動方式的優點是硬件和軟件相對簡單,可以很容易的控制驅動器的制造成本。 2、半步驅動對于半步驅動模式,電機走半步。例如,對于步進角度為3.6的步進電機,半步驅動每走一步需要1.8(3.6/2)。下圖是電機定子在半步驅動模式下的電流順序示意圖:動方式的優缺點" src="http://file.elecfans.com/web1/M00/4F/A1/pIYBAFrf-YmAIq7nAAA8LeSvYTs481.jpg" style="width: 500px; height: 234px;" />由上圖可見,半步驅動方式的比整步驅動方式相對復雜一些,在同一時刻,可能兩個相都需要被通電,如果要求電機轉動的力矩平穩,則需要在兩相同時通電時,通電電流應該為單相通電電流的sin(45),即2/2。當然,可以直接通以和單相通電流相等的電流,結果是電機轉動過程中的力矩不恒定,但它帶來的好處是驅動電路或軟件編寫的簡化。以下是這種的驅動方式的驅動相序:BBBB AAAABB AA BBBB AAAA AA BB如果需要反轉,只需按以上相序的逆向進行通電即可。當按以上相序對電機通電,產生的電流矢量則可以把一個圓分割成8份,如下圖所示:半步驅動一方面使電機的步進分辨率提高了一倍,且電機運轉會更為平穩。對比地,半步驅動方式的兩相電流圖如下圖所示:總結:由上圖看出,半步驅動方式的優點:描出的正弦波較之整步驅動方式,有了改觀,提高了精度。這樣的好處是在無需更改電機的情況下,電機的步進角分辨率提高了一倍,且電機運行相對安靜一些。 3、細分驅動如下圖,可以看出某種規律:看上圖,電流矢量分割圓越來越稠密,如上圖的c。這是4細分驅動的分割圖,從宏觀上可想象,電機轉子走一步的角度將會隨著細分數的增加而減小,電機轉動也越來越平穩、安靜。從某種意義上,整步和半步驅動也是細分驅動的一樣,它們的關系就如正方形和長方形的關系。上圖是4細分驅動方式的兩相電流圖,由圖看出,這時每相電流的曲線較半步驅動時的電流曲線更加細膩。電流細分是細分驅動的其中一種方法,恒流的實現常用斬波驅動,給定的電流是以正弦波分布。另一種為電壓細分,這種方法是比正弦波的電壓驅動電機的線圈,可以不需要反饋地實現電機的細分驅動,但是由于電機的反電勢等的作用,正弦波電壓驅動并不能產生正弦波的電流,效果沒有電流細分好,但是它的驅動電路相對簡單。總結:細分可以提高電機的步進角分辨率,但是,這并不是細分驅動的初衷,而是為了減緩步進電機運轉過程的震動和噪聲,使電機的力矩輸出更平穩。這有點像數碼相機的光學變焦和數字變焦的關系,提高步進系統分辨率好依靠電機本身和機械結構。在工程應用中,電機的細分數可能不同,在低速時,可增大細分數,當速度增加時,減少細分數。
本文分析了步進電機三種驅動方式的優缺點
眾所周知,步進電機是一種將電脈沖信號轉換成機械角位移的控制電機,在數字控制系統中常被用作執行元件。當步進驅動器接收到脈沖信號時,它驅動步進電機在設定的方向上旋轉一個固定的角度(這個角度稱為距離角)。正常運動下,每轉有固定步數;連續步進時,轉速與輸入脈沖頻率保持嚴格對應,不受電壓波動和負載變化的影響。本文將帶領您詳細了解步進電機全步驅動、半步驅動和細分驅動的工作原理和優缺點。步進電機的驅動方式;下圖是兩相步進電機內部定子的示意圖。為了使電機的轉子連續平穩地旋轉,定子必須產生連續平均的磁場。宏觀上,電機轉子始終跟隨電機定子合成的磁場方向。如果定子合成的磁場變化太快,轉子跟不上,步進電機就會失步。
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