步进电机驱动原理步进电机驱动原理.doc

步进电动机基本原理实验 （一）实验目的1.了解步进电动机的基本结构和工作原理； 2.掌握步进电机驱动程序的设计方法； 3.掌握步进电动机速度调节、方向控制技术； 4.了解步进电动机的各项基本参数对电机运行的影响； 5.熟悉DRLab实验室的操作方法 （二）实验仪器设备 1.DRVI/DRLink可重组虚拟仪器和计算机控制平台 2.电机运动控制系统 3.计算机 4.打印机 （三）实验原理 ●? 当某一相绕阻通电时，对应的磁极产生磁场，并与转子形成磁路，这时，如果定 子和转子的小齿没有对齐，在磁场的作用下，由于磁通具有力图走磁阻最小路径的特 点，转子将转动一定的角度，使转子与定子的齿相互对齐，由此可见，错齿是促使电 机旋转的原因。 ●? 步进电动机又称为脉冲电机，它能将电脉冲转换为相应的角位直线位移 。步进电 动机定子绕组的通电状态每改变一次，转子转一个确定的角度，为步进电动机的步距 角α。它与定子绕组的相数m、转子的齿数z、通电方式k有关，可用下式表示： ●? 从图1所示，进步电机以四相单四拍方式正转时，按A→B→C→D次序通电。步进电 动机定子绕组通电状态的改变速度越快，其转子旋转的速度越快，即通电状态的变化 频率越高，转子的转速越高 。 图 1进步电机四相单四拍式绕组通电方式 ●? 四相步进电动机以四相单四拍（a）、四相双四拍(b)、四相八拍(c) 方式工作时 的脉冲分配表 ●?? 步进电动机的自锁功能是指若某一相一直通直流电时，则电机可以保持在固定的 位置上实现停车时转子定位 ●?? 运动控制实验台由运动控制卡、步进电机、直流电机、涡轮涡杆机构、光电限位 器、转速测量传感器、直线位移标尺和位移测量装置构成。可完成步进电机控制、直 流电机控制、转速测量、位移及负载效应测量、PI及PID调节等实验内容。步进电动机 的型号为42BYGH107，为4相电机。如图2所示： （四）实验内容及步骤 A.步进电机运行速度调节实验：运行方式选择“连续驱动”，驱动类型选择“四相单四拍”方式，脉冲间隔选择范围3～15ms，（由于步进电机的设计原因，当脉冲间隔为2ms时，四相单四拍方式不能正常工作。）选择3ms，点“电机驱动”按钮，使步进电机工作；再选择6ms，并点“电机驱动”按钮，使步进电机旋转，观察运行速度，此时的速度应比前一次的速度低一半。若选择更长的时间间隔如12ms，则可观察到电机的运行速度明显降低。终止电机运行请在运行方式中选择“停止保持”或“停止不保持”。 B.运行方向控制实验：运行方式选择“连续驱动”，驱动类型选择“四相单四拍”方式，脉冲间隔选择5ms，方向选择“正向驱动”，点“电机驱动”按钮，使步进电机正向旋转；方向选择“反向驱动”，点“电机驱动”按钮，使步进电机反向旋转； C.步进电机的自锁实验：运行方式选择“停止保持”，其它参数不变，点“电机驱动”按钮。可以使步进电机某相通电，处于“自锁”状态。此时，用手转动电机的皮带轮，可以感到转动比较困难。 D.步进电机的步距角演示：运行方式选择“单步驱动”，点“电机驱动”按钮。每点击一次“电机驱动”按钮，步进电机旋转一个角度，这个角度就是步距角。对于本实验台步距角为1.8o。 （五）思 考 题 1.简述步进电机的速度调节和方向控制原理。 2.简述步进电机的四相八拍工作方式的优、缺点。 3.图1是四相单四拍方式的时序图，请画出四相双四拍方式的时序图。 4.增加步进电动机的通电相数，对启动转矩有什么影响？ 5.将通电频率增加会对步进电动机有什么影响？