四、步进电机的应用
<一)步进电机的选择
步进电机有步距角<涉及到相数)、静转矩、及电流三大要素组成。
一旦三大要素确定,步进电机的型号便确定下来了。
1、步距角的选择
电机的步距角取决于负载精度的要求,将负载的最小分辨率<当量)换算到电机轴上,每个当量电机应走多少角度<包括减速)。
电机的步距角应等于或小于此角度。
目前市场上步进电机的步距角一般有0.36度/0.72度<五相电机)、0.9度/1.8度<二、四相电机)、1.5度/3度<三相电机)等。
2、静力矩的选择
步进电机的动态力矩一下子很难确定,我们往往先确定电机的静力矩。
静力矩选择的依据是电机工作的负载,而负载可分为惯性负载和摩擦负载二种。
单一的惯性负载和单一的摩擦负载是不存在的。
直接起动时<一般由低速)时二种负载均要考虑,加速起动时主要考虑惯性负载,恒速运行进只要考虑摩擦负载。
一般情况下,静力矩应为摩擦负载的2-3倍内好,静力矩一旦选定,电机的机座及长度便能确定下来<几何尺寸)
3、电流的选择
静力矩一样的电机,因为电流参数不同,其运行特性差别很大,可依据矩频特性曲线图,判断电机的电流<参考驱动电源、及驱动电压)
综上所述选择电机一般应遵循以下步骤:
4、力矩与功率换算
步进电机一般在较大范围内调速使用、其功率是变化的,一般只用力矩来衡量,力矩与功率换算如下:
P=Ω·MΩ=2π·n/60P=2πnM/60
其P为功率单位为瓦,Ω为每秒角速度,单位为弧度,n为每分钟转速,M为力矩单位为牛顿·M
P=2πfM/400(半步工作)
其中f为每秒脉冲数<简称PPS>
(二)、应用中的注意点
1、步进电机应用于低速场合---每分钟转速不超过1000转,<0.9度时6666PPS>,最好在1000-3000PPS(0.9度)间使用,可通过减速装置使其在此间工作,此时电机工作效率高,噪音低。
2、步进电机最好不使用整步状态,整步状态时振动大。
3、因为历史原因,只有标称为12V电压的电机使用12V外,其他电机的电压值不是驱动电压伏值,可根据驱动器选择驱动电压<建议:
57BYG采用直流24V-36V,86BYG采用直流50V,110BYG采用高于直流80V),当然12伏的电压除12V恒压驱动外也可以采用其他驱动电源,不过要考虑温升。
4、转动惯量大的负载应选择大机座号电机。
5、电机在较高速或大惯量负载时,一般不在工作速度起动,而采用逐渐升频提速,一电机不失步,二可以减少噪音同时可以提高停止的定位精度。
6、高精度时,应通过机械减速、提高电机速度,或采用高细分数的驱动器来解决,也可以采用5相电机,不过其整个系统的价格较贵,生产厂家少,其被淘汰的说法是外行话。
延时电路工作原理:
当Rs1过流U5A产生一个负脉冲经过微分后,脉冲触发555的2脚,电路置位,3脚输出高电平,因为放电
步进电机控制原理
步进电机是数字控制电机,它将脉冲信号转变成角位移,即给一个脉冲信号,步进电机就转动一个角度,因此非常适合于单片机控制。
步进电机可分为反应式步进电机<简称VR)、永磁式步进电机<简称PM)和混合式步进电机<简称HB)。
步进电机区别于其他控制电机的最大特点是,它是通过输入脉冲信号来进行控制的,即电机的总转动角度由输入脉冲数决定,而电机的转速由脉冲信号频率决定。
步进电机的驱动电路根据控制信号工作,控制信号由单片机产生。
其基本原理作用如下:
(1>控制换相顺序
通电换相这一过程称为脉冲分配。
例如:
三相步进电机的三拍工作方式,其各相通电顺序为A-B-C-D,通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A,B,C,D相的通断。
(2>控制步进电机的转向
如果给定工作方式正序换相通电,步进电机正转,如果按反序通电换相,则电机就反转。
(3>控制步进电机的速度
如果给步进电机发一个控制脉冲,它就转一步,再发一个脉冲,它会再转一步。
两个脉冲的间隔越短,步进电机就转得越快。
调整单片机发出的脉冲频率,就可以对步进电机进行调速。
L298N直流电机\步进电机两用驱动器
驱动器尺寸:
宽42mm、长78mm、最大高度23mm
主要元件:
恒压恒流桥式2A驱动芯片L298N、光电耦合器TLP521-4
工作电压方式:
直流
工作电压:
信号端4~6V、控制端5~36V
调速方式:
直流电动机采用PWM信号平滑调速。
特点:
1、可实现电机正反转及调速。
2、启动性能好,启动转矩大。
3、工作电压可达到36V,4A。
4、可同时驱动两台直流电机。
5、适合应用于机器人设计及智能小车的设计中。
实例一:
用L298驱动两台直流减速电机的电路。
引脚A,B可用于PWM控制。
如果机器人项目只要求直行前进,则可将IN1,IN2和IN3,IN4两对引脚分别接高电平和低电平,仅用单片机的两个端口给出PWM信号控制A,B即可实现直行、转弯、加减速等动作。
实例二:
用L298实现二相步进电机控制。
将IN1,IN2和IN3,IN4两对引脚分别接入单片机的某个端口,输出连续的脉冲信号。
信号的快慢决定了电机的转速。
改变绕组脉冲信号的顺序即可实现正反转。