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  • 步進(jìn)電機驅(qū)動電路圖解析
    • 發(fā)布時間:2021-04-20 17:41:49
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    步進(jìn)電機驅(qū)動電路圖解析
    步進(jìn)電機驅(qū)動電路組成部分包括驅(qū)動電路,步進(jìn)電機和控制電路。
    1.步進(jìn)電機驅(qū)動電路作用
    步進(jìn)電機是一種感應(yīng)電機,它的工作原理是利用電子電路,將直流電變成分時供電的,多相時序控制電流,用這種電流為步進(jìn)電機供電,步進(jìn)電機才能正常工作,驅(qū)動器就是為步進(jìn)電機分時供電的,多相時序控制器。
    目前市場上關(guān)于步進(jìn)電機的分類也比較多,如果說按照結(jié)構(gòu)分類的話,現(xiàn)在的步進(jìn)電動機也叫做脈沖電機,而這個脈沖電機又包含著好幾種,像反應(yīng)式,永磁式和混合式等都是較為常見的。而所謂的反應(yīng)式步進(jìn)電動機通常也會被叫做是感應(yīng)式或者磁阻式,這種步進(jìn)電機的定子和轉(zhuǎn)子都是用軟磁材料做的,一旦通電就會產(chǎn)生磁導(dǎo)變化,從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。永磁式產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的原理是利用永磁體跟電子電流磁場的相互作用,混合式則是集中了永磁式和反應(yīng)式兩者的優(yōu)點。
    控制電路的功能是用來產(chǎn)生脈沖的,同時還能控制電機的速度跟轉(zhuǎn)向。驅(qū)動電路可以根據(jù)控制器輸入的信號為步進(jìn)電機的每個繞組提供最正確的通電順序,同時還能夠為電機提供各種保護(hù)措施,一旦電機過熱或者是過流,就會迅速激發(fā)保護(hù)措施。而步進(jìn)電機的功能就是當(dāng)控制信號經(jīng)過驅(qū)動器的放大之后就可以將步進(jìn)電機驅(qū)動起來,帶動負(fù)載。
    2.步進(jìn)電機驅(qū)動電路圖
    步進(jìn)電機驅(qū)動電路
    3.步進(jìn)電機驅(qū)動電路原理
    步進(jìn)電機驅(qū)動器的原理,采用單極性直流電源供電。只要對步進(jìn)電機的各相繞組按合適的時序通電,就能使步進(jìn)電機步進(jìn)轉(zhuǎn)動。
    驅(qū)動器相當(dāng)于開關(guān)的組合單元。通過上位機的脈沖信號有順序給電機相序通電使電機轉(zhuǎn)動。
    1. 恒電壓驅(qū)動
    單電壓驅(qū)動是指在電機繞組工作過程中,只用一個方向電壓對繞組供電,多個繞組交替提供電壓。該方式是一種比較老的驅(qū)動方式,現(xiàn)在基本不用了。
    優(yōu)點:電路簡單,元件少、控制也簡單,實現(xiàn)起來比較簡單
    缺點:必須提供足夠大的電流的三極管來進(jìn)行開關(guān)處理,步進(jìn)電機運轉(zhuǎn)速度比較低,電機震動比較大,發(fā)熱大。由于已經(jīng)不再使用,所以不多描述。
    2. 高低壓驅(qū)動
    由于恒電壓驅(qū)動存在以上諸多缺點,技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,研發(fā)出新的高低壓驅(qū)動來改善恒電壓驅(qū)動的部分缺點,高低壓驅(qū)動的原理是,在電機運動到整步的時候使用高壓控制,在運動到半步的時候使用低壓控制,停止時也是使用低壓來控制。
    優(yōu)點:高低壓控制在一點程度上改善了震動和噪音,第一次提出細(xì)分控制步進(jìn)電機的概念,同時也提出了停止時電流減半的工作模式。
    缺點:電路相對恒電壓驅(qū)動復(fù)雜,對三極管高頻特性要求提高,電機低速仍然震動比較大,發(fā)熱仍然比較大,現(xiàn)在基本上不使用這種驅(qū)動模式。
    3. 自激式恒電流斬波驅(qū)動
    自激式恒電流斬波驅(qū)動的工作原理是通過硬件設(shè)計當(dāng)電流達(dá)到某個設(shè)定值的時候通過硬件將其電流關(guān)閉,然后轉(zhuǎn)為另一個繞組通電,另一個繞組通電的電流到某個固定的電流的時候,又能通過硬件將其關(guān)閉,如此反復(fù),推進(jìn)步進(jìn)電機運轉(zhuǎn)。
    優(yōu)點:噪音大大減小,轉(zhuǎn)速一定程度上提高了,性能比前兩種有一定的提高。
    缺點:對電路設(shè)計要求比較高,對電路抗干擾要求比較高,容易引起高頻,燒壞驅(qū)動元件,對元件性能要求比較高。
    4. 電流比較斬波驅(qū)動
    電流比較斬波驅(qū)動是把步進(jìn)電機繞組電流值轉(zhuǎn)化為一定比例的電壓,與D/A轉(zhuǎn)換器輸出的預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較,比較結(jié)果來控制功率管的開關(guān),從而達(dá)到控制繞組相電流的目的。
    優(yōu)點:使運動控制模擬正弦波的特點,大大提高性能,運動速度和噪音都比較小,可以使用比較高的細(xì)分,是當(dāng)前流行的控制方法。
    缺點:電路比較復(fù)雜,對電路中的干擾難以控制和理論要求相吻合,容易產(chǎn)生抖動,在控制形成正弦波的波峰和波谷,容易導(dǎo)致高頻干擾,進(jìn)而導(dǎo)致驅(qū)動元件發(fā)熱或者由于頻率過高而老化,這也是很多驅(qū)動器使用1年多的時候容易出現(xiàn)紅燈保護(hù)的主要原因。
    5. 潛進(jìn)式驅(qū)動
    這是一種全新的運動控制技術(shù),該技術(shù)是在當(dāng)前電流比較斬波驅(qū)動技術(shù)的前提下,克服其中的缺點而創(chuàng)新的一種全新的驅(qū)動方法。其核心技術(shù)是在電流比較斬波驅(qū)動的前提下增加了驅(qū)動元件發(fā)熱和高頻抑制保護(hù)技術(shù)。
    優(yōu)點:兼有電流比較斬波驅(qū)動的優(yōu)點外,發(fā)熱特別小,使用壽命較長。
    缺點:全新技術(shù),價格比較高,目前每種步進(jìn)電機和驅(qū)動器匹配要求相對比較嚴(yán)格。
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