驱动元件及计算机控制.ppt

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1、第4章驱动元件及其计算机控制一、步进电动机:是一种将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的机电执行元件。按照其结构和工作原理可以划分为:1、反应式步进电机2、永磁式步进电机3、混合式步进电机4、特种步进电机四种主要形式。步进电机及其控制系统有如下几个明显的优点:①通常不需要反馈就能对位移或速度进行精确控制。②输出的转角或位移精度高,误差不会积累。③控制系统结构简单,与数字设备兼容,价格便宜。11、步进电动机的工作原理(以反应式步进电机为例)三相步进电机的结构原理图2(1)三相步进电机按单三拍逆时针转动,即A-B-C-A4213A通电状态1)A相通电,转子

2、的齿与定子AA上的齿对齐。单:是指每次通电时,只有一相绕组通电。一拍:电动机定子绕组每改变一次通电方式,称为一拍3(1)三相步进电机按单三拍逆时针转动,即A-B-C-A4213B通电状态2)B相通电,由于磁力的作用,转子的齿与定子BB上的齿对齐,转子沿顺时针方向转过30。44213(1)三相步进电机按单三拍逆时针转动,即A-B-C-A图5-2C通电状态51324(1)三相步进电机按单三拍逆时针转动,即A-B-C-A图5-2A通电状态6(2)三相步进电机按单三拍顺时针转动,即A-C-B-A4213图5-3A通电状态7(2)三相步进电机按单三拍顺时针转动,即

3、A-C-B-A3142图5-3B通电状态8(2)三相步进电机按单三拍顺时针转动,即A-C-B-A3142图5-3C相通电状态9(2)三相步进电机按单三拍顺时针转动,即A-C-B-A2431图5-3A相通电状态10(3)三相步进电机按单、双六拍逆时针转动,即A-AB-B-BC-C-CA-A4213图5-4A相通电114213(3)三相步进电机按六拍逆时针转动,即A-AB-B-BC-C-CA-A图5-4AB相通电124213(3)三相步进电机按六拍逆时针转动,即A-AB-B-BC-C-CA-A图5-4B相通电134213(3)三相步进电机按六拍逆时针转动,即

4、A-AB-B-BC-C-CA-A图5-4BC相通电144213(3)三相步进电机按六拍逆时针转动,即A-AB-B-BC-C-CA-A图5-4C相通电154213(3)三相步进电机按六拍逆时针转动,即A-AB-B-BC-C-CA-A图5-4CA相通电164213(3)三相步进电机按六拍逆时针转动,即A-AB-B-BC-C-CA-A图5-4A相通电17结论(1)步进电动机定子绕组的通电状态每改变一次,它的转子便转过一个确定的角度,即步距角。(3)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;(2)改

5、变步进电动机定子绕组的通电顺序,转子的旋转方向随之改变;(4)步进电动机步距角与定子绕组的相数n、转子的齿数z等有关:N=n相数*系数(三拍为1,六拍为2);Z:转子的齿数182.步进电机的特性(1)步进电机每输入一个脉冲,绕组的通电状态就变换一次,电机就相应地转动一步,因此角位移与输入脉冲个数成严格比例关系。(2)一旦停止输入控制脉冲,只要维持绕组一定的通电电流,转子就可以保持在其固定的位置上,具有电磁锁定功能,不需要机械制动。(3)改变绕组的通电顺序,就可以改变转子的旋转方向。(4)转子的转速与输入的脉冲频率成正比。(5)步距角α与通电拍数n、转子的

6、齿数z有关,可用下式表示:193.步进电动机主要性能参数及其选用(1)步距角αα越小,控制精度越高,(2)步距角精度Δα实测步距角与理论步距角之差。(3)最高起动频率fq是指从静止状态突然起动而不丢步的最高频率,又叫突跳频率。它与负载力矩和传动系统惯性力矩有关。20(4)、最高连续运行频率fmax步进电机匀速运行时,不丢步的最高脉冲频率,它表明步进电机所能达到的最高速度,根据负载和速度选fmax。1、步进电机的驱动电源的要求二、步进电机的驱动电源(1)相数、通电状态、电压、电流要符合所选用的步进电机的技术参数要求。(2)供给步进电机绕组的脉冲电流要有足够

7、的幅值(影响步进电机的转矩大小)和较陡前后沿(影响步进电机的启动、制动频率)。(3)工作可靠,抗干扰能力强,而且安装、维修方便,价格便宜。21变频信号源是频率连续可调的脉冲信号发生器,它根据步进电机转速变化的需要把不同频率的脉冲送到脉冲分配器。脉冲分配器又叫环分器,它按一定的顺序导通或截止功率放大器,使步进电机的各相绕组轮流通电。变频信号器脉冲分配器功率放大器步进电动机XaXbXc步进电机驱动电路的组成功率放大器有单电压和高低压切换型,它们构成不同,性能不同,价格也不同,根据需要选用。2.驱动电源的组成:由变频信号源、脉冲分配器、功率放大器三块组成。22

8、单电压驱动电路L:励磁绕组的电感Ra:绕组的电阻Rc:限流电阻D1:续流二极管R

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