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步进电机常识的贴

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发表于 2012-3-8 21:41 | 显示全部楼层 |阅读模式
现在接到一个单子要用到步进电机但我对步进不太了解所以在这里发表一下在网上找到的资料,DX可以走开 :)
/ [( d7 A. ~2 X% |2 S, W7 ?3 ?# `5 X7 ?" S# F% |  i5 u" p+ \$ p" D

步进电机相关知识 1、步进电机:是一种将电脉冲转化为角位移或线位移的执行机构。其特点是没有积累误差
, S# H) J4 w% t0 ]& s(精度为100%),广泛应用于各种开环控制。& y3 S! C1 F1 d: e+ @+ G6 b
2
、步进电机分类:永磁式(PM),反应式(VR),混合式(HB)。
$ t' U, a1 ]% m, c9 e  T3
、保持转矩:是指步进电机通电,但没有转动时,定子锁住转子的力矩。
* p3 Y7 E; b0 U" I; W( A! b  @( n4
、精度:为步进角的35%,且不累积。( B) Z, `8 T" s2 o. d
5
、细分驱动器:是通过改变相邻(AB)电流的大小,以改变合成磁场的夹角来控制步进
: x! e! j, z: G, M6 E$ J" q电机的运转的。细分功能完全是由驱动器靠精确控制电机的相电流所产生的,与电机无
6 i& X7 M9 n3 R" k) f3 P3 N关。
, d  S0 ^) s, T/ ~' I, U! h$ ?对于24相电机,细分后的步距角等于电机的整步步距角除以细分数。
- m  x# ~/ G; Y, [对于3相反应式电机,细分后的步距角等于电机的半步步距角除以细分数。
5 k$ |2 a1 F& x6
、步距角:对应一个脉冲信号,电机转子转过的角位移用θ表示。 0.9°/1.8°(表示半
( `  h5 i6 |1 O2 g步工作时为0.9°,整步工作时为1.8°)此步距角为电机固有步距角。$ D/ c: @/ p5 _2 `4 C5 Q- I2 ^
7
、相数:产生不同对极NS磁场的激磁线圈对数。常用m表示。
7 A1 j( k9 K8 S9 F! M  V) V8
、失步:电机运转时运转的步数,不等于理论上的步数。称之为失步。* o! Z7 N3 w1 C# q7 t4 ~3 A) r
9
、最大空载起动频率:电机在某种驱动形式、电压及额定电流下,在不加负载的情况下,+ {) c+ v3 l) a5 h
能够直接起动的最大频率。
6 i2 [! }8 ~) \1 j' _* c( @) c* ~10
、最大空载运行频率:电机在某种驱动形式,电压及额定电流下,电机不带负载的最高3 ^& O2 u, u  Z! y! D0 t4 S( N+ |% \
转速频率。( W8 R) d8 i. f+ i
11
、步进电机最好不使用整步状态,整步状态时振动大。$ Z# E; v% ]4 _9 ?3 y
12
、电机的位置和速度由导电次数(脉冲数)和频率成一一对应关系。方向由导电顺序决. N# g; K+ g0 X* d( p2 Z; [6 R
定。控制步进脉冲信号的频率,可以对电机进行精确调速;控制步进脉冲的个数,可以对
, }" }8 f% V+ O) x: A5 w电机进行精确定位。
  p  h7 G* w3 @$ l13
、步进电机驱动器:是把计算机控制系统提供的弱信号放大为步进电机能够接受的强电  Y0 |7 h! @, H9 x6 I7 _
流信号。( q! \, k6 z% e; C& J: P% @
14
、拍数:是完成一个磁场周期性变化所需脉冲数。指电机转过一个齿距角所需脉冲数。! v: u0 R# ?" M: k
15
、脱机信号free:此信号为选用信号,并不是必须要用的,只有在一些特殊情况下使
' M% X* x' k6 T9 G; O! T& c用,此端为低电平有效,这时电机处于无力矩状态;此端为高电平或悬空不接时此功能无
- S0 @/ O2 U, n效,电机可正常运行,此功能若用户不采用,只需将此端悬空即可。
; r# S# ?, _4 P  @16
CP脉冲宽度一般要求不小于2us- E: B& F( b  V7 X/ E
17
CP电平方式:对于共阳接法的驱动器要求为负脉冲方式,脉冲状态为低电平,无脉冲. u0 f2 l+ F1 k7 y; |/ g& J
时为高电平;
0 u6 I( Q0 B" r, S# J3 o+ Z对于共阴接法的驱动器要求为正脉冲方式,脉冲状态为高电平,无脉冲时为低电平。% O' E3 X7 N( a7 U4 p* a  J
18
dir信号:一定要在电机降速停止后再换向。
& K' O% g6 G+ B1 `5 z19
、步进电机在启动时,必须有升速过程;在停止时必须有降速过程,一般来说升速过程0 z" y% `, d6 M! W; k
和降速过程规律相同。特例:步进电机运行速度不超过突跳频率,这时不存在升降速问
( d- n6 b- |6 j' X( ^题。
* H  M9 k/ G9 Q2 B: C& }9 f20
、自动半电流功能:驱动机在步进脉冲信号停止施加2S左右,会自动进入半电流状态,
$ v; {! G2 S5 L' c4 W: [这时电机相电流为运行时的一半,以减少功耗和保护电机。
  R# `# }- t- X3 d. W8 {7 x21
、细分优点:完全消除了电机的低频振荡。
& ]) }/ e. F4 [7 j' @22
、步进电机的工作性能在很大程度上取决于所使用的驱动电路的类型和参数。
2 B5 d  p7 J( H23
、常用的有两相,四相混合式步进电机。- E; b  X& U" K( W% Q9 g7 S! L
24
、电机是有内阻的感性负载。
' g6 Z" W! ^( l# ?% }! T% M3 _% i25
、步进电机驱动方式:恒压,恒流,恒流斩波,使同样电机输出更大速度和功率。6 j5 l% u8 L# V5 a3 t
26
、步进电机启动:a、低初速度,低加速度阶段# P; P2 M+ u1 p3 M0 T- E7 q
                  B
、高加速度过程5 N3 D- Q: {- z% v, i. p3 z
                  C
、高速运行,低加速度,一直到预定速
; W5 L( d0 `* |) p1 C) D  o度为止。
& D7 n* O. s0 F( y* J2 Y27
、速度传感器:磁电式
" t  ^  a/ C; G+ e5 L! |交流信号输出& ]! k' C$ A0 @
光电式) R( X0 B1 L5 D. ?6 j, D/ p* ~4 J3 s
数字信号输出. b8 T; @$ y3 F$ c0 v) y" q
霍尔式车速传感器- X; g' D: W5 _' J
28
、电机换向必须在电机停止后再进行,并且换向信号一定要在前一个方向的最后一个CP* M. i) n/ N+ l- S3 D7 B
脉冲结束后以及下一个方向的第一个CP脉冲前发出。
  p, b( i( y) G, o: }3 J2 T6 W29
、正反向切换:降速换向升速; V4 |0 S( d: |! V
30
SH-2H090M型驱动器的拨位开关有8位,1-3位用于设定驱动器的细分数;6-8位用于设
/ C" L. V$ h, U. a/ z2 \定驱动器的输出电流,45位须拨在off位置。0 W; j9 s/ M0 O6 A" D; Y
31
、最高起动频率(突跳频率):一般为0.1HZ3-4KHZ: ^2 [$ }" S. Q0 l1 ~
   
最高运行频率:N×102KHZ
( Y; s; u) x' E* U32
、实际上,如果CP信号变化太快,步进电机由于惯性将跟随不上电信号变化,这时就会0 Z- w: c6 d' Y1 ^
产生堵转和丢步现象。所以步进电机在启动时,必须有升速过程,在停止时,必须有降速
4 S4 k3 ]. T$ @& }. |过程,一般来说升速和降速过程规律相同。
' q# n' G6 g  x$ U' t( j1 r+ S升速过程由突跳频率加升速曲线组成(降速过程反之)。突跳频率是指步进电机在静止状态: b: g! w: C+ z2 b, T5 `
时突然施加的脉冲启动频率,此频率不可太大,否则也会产生堵转和丢步。升降速曲线一  o4 y- F1 a& Q
般为指数曲线或经过修调的指数曲线,当然也可以采用直线或正玄曲线等。用户需根据自
7 v1 t: z' N6 a, W己的负载选择合适的突跳频率和升降速曲线,找到一条理想的曲线并不容易,一般需要多
  X2 B1 ^( W, y5 k, s  |试机才行。指数曲线在实际软件编程中比较麻烦,一般事先算好时间常数存储在计
: `1 H: {( \( U7 A, S9 O- k# c3 D算机存储器内,工作过程中直接选取。$ E5 L& b' l1 S/ }3 M- x, a' K, B8 F
步进电机的升降速设计为控制软件的主要工作量,其设计水平直接影响电机运行的平稳
# N8 A* M( A6 G性、升降速快慢、电机运行声音、最高速度、定位精度。
" P3 F2 E6 Z  }" q& Z' ?$ ?33
、步进电机目前常用的有二、三、四、五相步进电机。电机相数不同其步距角不同,一
: V/ x9 X6 }5 I( Q2 @) Z2 a4 G2 ~  M般二相步距角0.9°/1.8°,三相步距角0.75°/1.5°,五相步距角0.36°/0.72°。在没有
# |' {1 Z' c5 X细分驱动器时,用户通过选择不同相数的步进电机来满足自己步距角的要求,如果选用细( |$ ]4 K/ u+ W
分驱动器,则相数变得没有意义,用户只需在驱动器上改变细分数,就可以改变步距角。- M) ?# O$ m1 S2 n+ _/ f
34
、功率:P=Ω•M=2пn/60•M=2п•n•M/60" y6 j/ O  B8 ?8 I/ p; b/ _
         
对于半步工作:P=2п•f•M/600
. V( e) g0 V- R- O   
其中:P-功率, Ω-角速度,M-力矩,n-电机转速,f-每秒钟脉冲数(pps4 v! l$ C4 B. a
35
、步进电机控制芯片L298TA8435。其外围电路简单,TA8435还可以8细分。( l1 x% [. U, ]% i+ h" Q0 n
36
、步进电动机的运行性能是由电动机和驱动器两者配合所形成的综合效果。
6 }8 \5 ]) Q+ k37
、常用步进电机为混合式步进电机

 楼主| 发表于 2012-3-8 21:53 | 显示全部楼层
旋转编码器资料
6 T9 h% U" Q2 [; M7 V. G( E+ |) Z: Q' o0 u7 T6 g! ?+ n. e
www.qupan.com_329364_编码器的特点及用途.doc (36 KB, 下载次数: 492)
& f; q: r) B; s, S& d 编码器原理.doc (174 KB, 下载次数: 524)
: n% |+ Q) i7 T 编码器原理结构图.doc (1.04 MB, 下载次数: 514)
7 G' L* q# e+ L' Q1 b/ \: r 机械测量中编码器与单片机的精简接口.pdf (70.22 KB, 下载次数: 475)
7 h; X7 @6 q: K4 U2 Y& E 绝对式旋转编码器.doc (137.5 KB, 下载次数: 459)
& y: I  d/ R6 M7 Y7 y) S; o! X 绝对式旋转编码器的高质量扫描方法.pdf (1002.73 KB, 下载次数: 515) 7 I8 G2 v+ [- G  X/ Y
请问旋转编码器与PLC接线方法?还有编程要点.doc (413 KB, 下载次数: 469)
% w# x7 |; P4 Q* I* e+ b8 z 旋转1编码器.doc (166 KB, 下载次数: 466)
# T5 j5 n+ g2 H( L4 W2 T 旋转编码开关.doc (297 KB, 下载次数: 466)
+ i. \: l" P% b! B% g 旋转编码器.doc (40.5 KB, 下载次数: 461) ( i& p' z) I" M3 W$ V' D
旋转编码器.pdf (427.1 KB, 下载次数: 470)
' [+ @: p+ V# K6 ?. ~4 r6 K9 J) l, T 旋转编码器的抗抖动处理.doc (154.5 KB, 下载次数: 452)
4 K/ o1 \* W  F& f/ L. ` 旋转编码器的抗抖动设计.pdf (108.31 KB, 下载次数: 468) ) [0 U* N. @+ V" D3 `4 {; c
旋转编码器的原理.pdf (128.2 KB, 下载次数: 489) 5 Q( ]  w7 y7 q9 `4 }3 o7 \- ^: T
旋转编码器选型有哪些注意事项.doc (31 KB, 下载次数: 477) * y+ ?  t! U( l& T6 v' T- J* n1 O
旋转编码器应用注意事项.pdf (231.86 KB, 下载次数: 504) 9 |* l" C6 t# d) z
旋转编码器与单片机的通用接口.doc (168.5 KB, 下载次数: 488)
+ G- R* A  x( C4 g 旋转编码器原理与应用.doc (249.5 KB, 下载次数: 493)
, z! |0 I% _% N9 ~ 旋转编码器在电机速度测量中的应用研究.pdf (245.09 KB, 下载次数: 499)
9 M; h( l) l* \" t: S+ m8 G 旋转编码器在电梯应用中的原理.doc (24.5 KB, 下载次数: 460) 3 ?+ H0 t" j- V. B; t4 S
旋转式编码器.pdf (1.42 MB, 下载次数: 509) / J# N) k  u, s7 U2 h
旋转式编码器概要.doc (524 KB, 下载次数: 457)
发表于 2012-3-9 08:26 | 显示全部楼层
非常感谢资料,刚好学学编码器。。
发表于 2012-3-10 08:29 | 显示全部楼层
认真学习!
 楼主| 发表于 2012-3-11 13:03 | 显示全部楼层
2相四线,四相五线,四相六线步进电机接线及驱动方法 ) N. N; A* R# q5 O+ @5 X! }
步进电机原理  H1 m9 m0 k7 O) e2 m) s
按照常理来说,步进电机接线要根据线的颜色来区分接线。但是不同公司生产的步进电机,线的颜色不一样。特别是国外的步进电机。
2 }/ K" }) F  H+ ?6 r% E那么,步进电机接线应该用万用表打表。# B" d; c5 ?3 C' s7 j7 t' M

: t- [9 M( S" f$ @4 t0 \步进电机内部构造如下图:
4 k/ A& ]$ t+ O2 U# u. ^. m) [7 G1 C2 k( h
http://hi.csdn.net/attachment/201007/18/4758664_1279423282JX9x.jpg
1 t  T* g" r. [$ r. \# e$ b
  H6 f3 s- K+ B0 ~3 m3 i& P" H( u- a( ^/ r1 c. ]' H' J
% t" U2 [: I4 ]' u* {+ ^2 \
通过上图可知,A,~A是联通的,B和~B是联通。那么,A和~A是一组a,B和~B是一组b。
9 i: g( U. x' ~4 R. g. N不管是两相四相,四相五线,四相六线步进电机。内部构造都是如此。至于究竟是四线,五线,还是六线。就要看A和~A之间,B和B~之间有没有公共端com抽线。如果a组和b组各自有一个com端,则该步进电机六线,如果a和b组的公共端连在一起,则是5线的。
& K" \0 w6 m: T& o6 k7 X
. ?4 v- {6 n; p2 ?0 o1 l  J" P- ?* k7 \! U3 H
所以,要弄清步进电机如何接线,只需把a组和b组分开。用万用表打。
0 m9 ?% |4 y( G! Y$ M; o
# C" z- G& m  }7 Y' Z& s& l6 W& @( q( d
四线:由于四线没有com公共抽线,所以,a和b组是绝对绝缘的,不连通的。所以,用万用表测,不连通的是一组。
. h3 P% }3 y. Y/ z' q$ W  K/ f) @% i8 q# W
五线:由于五线中,a和b组的公共端是连接在一起的。用万用表测,当发现有一根线和其他几根线的电阻是相当的,那么,这根线就是公共com端。对于驱动五线步进电机,公共com端不连接也是可以驱动步进电机的。/ u8 ]. s4 O  ^9 B( z9 t) u' V
  ~0 e; L, Z- f; D, V
六线:a和b组的公共抽线com端是不连通的。同样,用万用表测电阻,发现其中一根线和其他两根线阻止是一样的,那么这根线是com端,另2根线就属于一组。对于驱动四相六线步进电机,两根公共com端不接先也可以驱动该步进电机的。3 L7 R3 t0 u; U, l9 ^" S% l! O

6 u* V# ?) w% {3 H- M* Z  j9 h+ o5 {4 }5 w: h$ d+ v

6 ]* X# e$ q8 j9 q步进电机相关概念:
/ V) p; C7 _5 B( T# `7 m9 C+ }. {. ^8 A  f3 u5 l" O( z" g
相数:产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数。常用m表示。) r! y( A& \3 F- c2 s  }
拍数:完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示,或指电机转过一个齿距角所需脉冲数,以四相电机为例,有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB,四相八拍运行方式即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A.0 ]; q- d* a, E3 Y6 p! n
步距角:对应一个脉冲信号,电机转子转过的角位移用θ表示。θ=360度(转子齿数J*运行拍数),以常规二、四相,转子齿为50齿电机为例。四拍运行时步距角为θ=360度/(50*4)=1.8度(俗称整步),八拍运行时步距角为θ=360度/(50*8)=0.9度(俗称半步)。: D" U: B  g9 f
定位转矩:电机在不通电状态下,电机转子自身的锁定力矩(由磁场齿形的谐波以及机械误差造成的)
; i, E" {- }9 I  A- R静转矩:电机在额定静态电作用下,电机不作旋转运动时,电机转轴的锁定力矩。此力矩是衡量电机体积(几何尺寸)的标准,与驱动电压及驱动电源等无关。1 j; h# T+ m8 u9 {5 d. O

( e/ D* R$ v! ]& @# O
! z0 v2 K8 ]; M4 B) n1 z! @步进电机驱动
9 }1 h: l* k4 l+ `+ ]! M* C  B( N+ W驱动步进电机,无非是给电机a和b组先轮流给连续的脉冲,步进电机就可以驱动了。' h/ V& l( J- P
步进电机驱动码:
3 D" B3 F' @$ D( Z4 P  i
; T9 z# P1 _: ?; |http://hi.csdn.net/attachment/201007/18/4758664_127942539932VR.jpg
4 k8 L# H! r( t* t- {从图中可以看出来,要实现步进电机的转动,可以用以下两种方式:' k! Y$ e  B+ `" Z2 F( ~
(1)8拍的方式
: J5 I- x9 E+ Y9 k9 l2 L9 |八个状态:1、在A与A-正电压,B与B-不给电悬空;2、在A与A-正电压,B与B-也给正电压;3、A与A-不给电压悬空,B与B-正电压;4、A与A-给负电压,B与B-给正电压;5、A与A-给负电压,B与B-不给悬空;6、A与A-给负电压,B与B-给负电压;7、A与A-不4 c. o* n% S: z* b
给电悬空,B与B-给负电压;8、A与给正电压,B与B-给负电压;按以上八个状态轮流供电,控制一下脉宽应该就可以了。
) f0 @% Z' }+ D0 S9 C7 f/ x8 e四个引脚各一根控制线:A~H表示各线时序. _9 {8 ?8 v8 w$ V, K3 H- j( i+ G
         A     B     C     D     E     F     G     H
1 e6 H/ D# z$ p3 f2 \A       1     1     0     0     0     0     0     1; G& P8 i/ }5 y. |
A-      0     0     0     1     1     1     0     0& Q# \) m5 \$ m( s) \
B       0     1     1     1     0     0     0     07 z1 ^6 F# |: s* V: u# X9 ]$ n+ u8 c( S
B-      0     0     0     0     0     1     1     1
+ b6 O9 i" B- N1 Z0 v4 M.........9 r* }0 w, |, f$ i% o" d
(2)4拍的方式( n. a. e( E' y' d
我的方法
% G/ A4 P' h, K4 E- T一般是电流驱动的。 我下面的a~ 和b~ 表示反向电流。
9 I9 S0 b" j3 u! A; a7 ~3 J" I两相双二拍:/ y7 M, I9 i3 ^6 X- l  H+ ~; ^
ab     - a~b     -     a~b~     -     ab~       为一个转向。
% v, q4 a& c8 y( c, q) lab     -     ab~     -     a~b~     -     a~b      为反向。' E" K0 b# U+ g7 C! {5 @
自己的一点体会:偶觉得两相4线电机 和 四相4线电机 差不多.(这从上面我画的图)也可以看出来,只不过物理上绕线的方式不同(这也导致编程上脉冲表的不同),在功能上是一样的.
发表于 2012-3-11 13:33 | 显示全部楼层
标记一下 好贴 玩的时候来继续学习
发表于 2012-12-24 23:01 | 显示全部楼层
请问一下,怎么用单片机实现细分驱动*(8以上)呢?通过软件。只用电桥,不用专门的驱动芯片。可以吗?
发表于 2012-12-26 09:05 | 显示全部楼层
回复 1# kenson
  V7 w, \0 {- l+ g* _1 ?# W: _0 ?% j% B. e努力爬帖中。。。
发表于 2014-8-24 20:15 | 显示全部楼层
呵呵 翻到了老贴 帮顶一下
发表于 2014-8-24 20:25 | 显示全部楼层
版主老大 用FPGA做过步进驱动器?有做过运动控制部分么?

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