步进电机及驱动器原理知识知识讲解.ppt

四、计算例题（直线运动） 已知：直线平台水平往复运动，最大行程L＝400 mm，同步带传动；往复运动周期为T ＝ 4s；重复定位误差 ? 0.05 mm；平台运动质量M ＝ 10 kg，无外力。 求：电机型号、同步带轮直径、最大细分数。 平台结构简图 运动学计算 平均速度为： 设加速时间为0.1 S；(步进电机一般取加速时间为：0.1~1秒) (伺服电机一般取加速时间为：0.05~0.5秒) 则加减速时间共为0.2 S，且加减速过程的平均速度为最大速度的一 半。 故有：L ＝ 0.2 ? Vmax / 2 ＋ 1.8 ? Vmax ＝ 0.4 m 得： Vmax ＝ 0.4 / （ 0.2 / 2 ＋ 1.8 ）＝ 0.211 m/s 所以，加速度为： 加速距离： 匀速距离： 减速距离和加速距离相同， 动力学计算 同步带上需要拉力： F ＝ M a + f 摩擦力：f ＝ ? M g 设导轨摩擦系数 ?＝ 0.1 则摩擦力：f ＝ 0.1 ? 10 ? 9.8 ＝ 9.8 N 惯性力: F1 ＝ M a ＝ 10 ? 2.11 ＝ 21.1 N 故：同步带上要有拉力 F ＝ F1+ f ＝ 21.1＋9.8＝ 30.9 N 选择同步带直径Φ和步进电机细分数m 设同步带直径Φ＝30 mm 周长为C＝3.14 ? Φ ＝ 3.14 ? 30 ＝ 94.2 mm 核算定位精度：脉冲当量δ ＝ C / (200 ? m) 0.05； m C / (200 ? 0.05)= 94.2 / (200 ? 0.05) = 9.42 核算最大转速：nmax ＝ Vmax/ C ＝ 0.211 / (94.2/1000) ＝2.24 r/s 第2级主动轮直径仍取：Φ3＝ 30 mm； 第1级主动轮直径取：Φ1＝ 25 mm； 减速比取：i ＝ 1 ：3； 显然，细分数太大，最大转速太低。 但是，同步带直径也不可能小2倍，所以只能增加一级减速 则第1级从动轮直径为取：Φ2＝75 mm； 电机最大转速为： 驱动器细分数： 故，取4细分就很合适了。 实际脉冲当量： 计算电机力矩，选择电机型号 第2级主动轮上的力矩：T2＝F?Φ3 / 2 第1级主动轮上，即电机轴上的力矩：T1＝T2? i ＝F? Φ3 / 2 ? i = 0.155 Nm 由于没有考虑同步带的效率、导轨和滑块装配误差造成的摩擦、同步带 轮的摩擦和转动惯量等因素，同时，步进电机在高速时扭矩要大幅度下 降；所以，取安全系数为3比较保险。 故，电机力矩To＝0.155 ? 3 ＝ 0.465 Nm 七、电机接线方法 步进电机驱动器接线方法 光电隔离原件作用：电气隔离、抗干扰 共阳极接法、共阴极接法和差分方式接法 共阳极接法 共阴极接法 差分方式典型接线方法 4、6和8线电机接线方法 四线电机和六线电机高速度模式：输出电流设成等于或略小于电机额定电流值； 六线电机高力矩模式：输出电流设成电机额定电流的0.7倍； 八线电机并联接法：输出电流应设成电机单极性接法电流的1.4倍； 八线电机串联接法：输出电流应设成电机单极性接法电流的0.7倍 。 八、评判步进系统好坏的依据 1）振动、噪音（运行平稳性）； 2）中、高速力矩； 3）温升（发热情况）； 4）保护功能； 5）可靠性 九、使用过程中常见问题及原因分析 十、步进驱动系统的常见问题 1、什么是步进电机？在何种情况下该使用步进电机？ 　　步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角）。 　　您可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达调速的目的。因此在需要准确定位或调速控制时均可考虑使用步进电机。 2、步进电机分哪几种？有什么区别？ 　　步进电机分三种：永磁式（ＰＭ），反应式（ＶＲ）和混合式（ＨＢ） 　　永磁式步进一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度或15度； 　　反应式步进一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。在欧美等发达国家８０年代已被淘汰。 　　混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相四相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为0.72度。这种步进电机的应用最为广泛。 3、什么是保持转矩(HOLDING TORQUE）？ 　　保持转矩（ＨＯＬＤＩＮＧ　ＴＯＲＱＵＥ)是指步进电机通电