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登錄步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)
關(guān)注創(chuàng)建者:如果我年少有為 創(chuàng)建時(shí)間:2022-12-27
步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的視頻教程
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步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的實(shí)例教程
一、前言
步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器是一種用于控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)的裝置,它是將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成步進(jìn)電機(jī)可以識(shí)別的控制電壓或電流的電路。它在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,如機(jī)器人、印刷機(jī)、木工機(jī)床、噴繪機(jī)等。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的組成結(jié)構(gòu)主要由以下部分:
1、步進(jìn)電機(jī)是一種驅(qū)動(dòng)裝置,它可以將電能轉(zhuǎn)換成精確的位移,是控制機(jī)械裝置精確運(yùn)動(dòng)的重要元件。
2、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電路是控制步進(jìn)電機(jī)的重要部分,其主要由換流器、放大器、比較器、驅(qū)動(dòng)電路等組成。
3、控制電路將外部的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成步進(jìn)電機(jī)可以識(shí)別的控制電壓或電流,從而實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的控制。
低壓MOS在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器上的應(yīng)用
二、典型應(yīng)用拓?fù)鋱D
步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路使用N溝道功率MOS組成上下對(duì)管,常見的為2-4對(duì)MOS管,控制器通過接受步進(jìn)電機(jī)的反饋,選擇適當(dāng)?shù)拈_啟時(shí)序,控制MOS的通斷,完成換相,定位,調(diào)速等執(zhí)行動(dòng)作。
步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路拓?fù)鋱D
三、典型應(yīng)用及選型推薦
針對(duì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路推薦使用瑞森半導(dǎo)體低壓MOS-Trench系列,其優(yōu)勢:
Trench工藝,更小的Ronsp,串并聯(lián)隨意搭配。
低導(dǎo)通電阻,結(jié)電容適中,高效率,高可靠性。
步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)品選型
展開 改變繞組通電的順序,電機(jī)就會(huì)反轉(zhuǎn)。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動(dòng)機(jī)各相繞組的通電順序來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。
發(fā)熱原理
通常見到的各類電機(jī),內(nèi)部都是有鐵芯和繞組線圈的。繞組有電阻,通電會(huì)產(chǎn)生損耗,損耗大小與電阻和電流的平方成正比,這就是我們常說的銅損,如果電流不是標(biāo)準(zhǔn)的直流或正弦波,還會(huì)產(chǎn)生諧波損耗;鐵心有磁滯渦流效應(yīng),在交變磁場中也會(huì)產(chǎn)生損耗,其大小與材料,電流,頻率,電壓有關(guān),這叫鐵損。銅損和鐵損都會(huì)以發(fā)熱的形式表現(xiàn)出來,從而影響電機(jī)的效率。步進(jìn)電機(jī)一般追求定位精度和力矩輸出,效率比較低,電流一般比較大,且諧波成分高,電流交變的頻率也隨轉(zhuǎn)速而變化,因而步進(jìn)電機(jī)普遍存在發(fā)熱情況,且情況比一般交流電機(jī)嚴(yán)重。
步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路
雙極性步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路如圖所示,它會(huì)使用八顆晶體管來驅(qū)動(dòng)兩組相位。雙極性驅(qū)動(dòng)電路可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)四線式或六線式步進(jìn)電機(jī),雖然四線式電機(jī)只能使用雙極性驅(qū)動(dòng)電路,它卻能大幅降低量產(chǎn)型應(yīng)用的成本。雙極性步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的晶體管數(shù)目是單極性驅(qū)動(dòng)電路的兩倍,其中四顆下端晶體管通常是由微控制器直接驅(qū)動(dòng),上端晶體管則需要成本較高的上端驅(qū)動(dòng)電路。雙極性驅(qū)動(dòng)電路的晶體管只需承受電機(jī)電壓,所以它不像單極性驅(qū)動(dòng)電路一樣需要箝位電路。
步進(jìn)電動(dòng)機(jī)不能直接接到工頻交流或直流電源上工作,而必須使用專用的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器,如圖2所示,它由脈沖發(fā)生控制單元、功率驅(qū)動(dòng)單元、保護(hù)單元等組成。圖中點(diǎn)劃線所包圍的二個(gè)單元可以用微機(jī)控制來實(shí)現(xiàn)。驅(qū)動(dòng)單元與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)直接耦合,也可理解成步進(jìn)電動(dòng)機(jī)微機(jī)控制器的功率接口,這里予以簡單介紹。
1. 單電壓功率驅(qū)動(dòng)接口
實(shí)用電路如圖3所示。在電機(jī)繞組回路中串有電阻Rs,使電機(jī)回路時(shí)間常數(shù)減小,高頻時(shí)電機(jī)能產(chǎn)生較大的電磁轉(zhuǎn)矩,還能緩解電機(jī)的低頻共振現(xiàn)象,但它引起附加的損耗。
展開 [導(dǎo)讀] 步進(jìn)電機(jī)是一種感應(yīng)電機(jī),它的工作原理是利用電子電路,將直流電變成分時(shí)供電的,多相時(shí)序控制電流,用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電,步進(jìn)電機(jī)才能正常工作,驅(qū)動(dòng)器就是為步進(jìn)電機(jī)分時(shí)供電的,多相時(shí)序控制器。
步進(jìn)電機(jī)是一種感應(yīng)電機(jī),它的工作原理是利用電子電路,將直流電變成分時(shí)供電的,多相時(shí)序控制電流,用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電,步進(jìn)電機(jī)才能正常工作,驅(qū)動(dòng)器就是為步進(jìn)電機(jī)分時(shí)供電的,多相時(shí)序控制器。雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用,但步進(jìn)電機(jī)并不能像普通的直流電機(jī),交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號(hào)、功率驅(qū)動(dòng)電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事,它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識(shí)。步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件,是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一,廣泛應(yīng)用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增,在各個(gè)國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。
步進(jìn)電機(jī)的硬件電路設(shè)計(jì)
1、單片機(jī)的選擇
本次設(shè)計(jì)以CPU選用89C5l作為步進(jìn)電機(jī)的控制芯片.89C51的結(jié)構(gòu)簡單并可以在編程器上實(shí)現(xiàn)閃爍式的電擦寫達(dá)幾萬次以上.使用方便等優(yōu)點(diǎn),而且完全兼容MCS5l系列單片機(jī)的所有功能。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器(FPEROM—FAlsh ProgrAmmABle And ErAsABle ReAd Only Memory)的低電壓,高性能CMOS8位微處理器,俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造,與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中,ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器,為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案
1.1單片機(jī)的引腳功能:
(1)VCC(40):電源+5V。
展開 步進(jìn)電機(jī)(如下圖):是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。
在非超載的情況下,電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù),而不受負(fù)載變化的影響,當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào),它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度。
可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量,從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的;同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度,從而達(dá)到調(diào)速的目的。
二、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器和步進(jìn)電機(jī)如何接線?
1、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器供電。在AC+AC-端子接上對(duì)應(yīng)電壓的電源。
2、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器輸出。電機(jī)的A+、A-、B+、B-線(一般電機(jī)上有銘牌標(biāo)識(shí)如下圖)接到步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的A+、A-、B+、B-端子。一般有4根線的、5根線的、6根線的、8跟線的、10根線的等。
3、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器控制。步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的PUL+、DIR+、ENA+可以接到電源24V,PUL-、DIR-、ENA-可以分別接一個(gè)按鈕的一端,按鈕的另一端接電源0V。
1)每按一下PUL+的按鈕,步進(jìn)啟動(dòng)器接收一個(gè)脈沖的信號(hào)驅(qū)動(dòng)輸出,步進(jìn)電機(jī)走一個(gè)步距角。
2)如果要反轉(zhuǎn),按住DIR-的按鈕情況下按PUL-的按鈕,就可以實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)。
3)當(dāng)按住ENA-的按鈕,步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收使能信號(hào),步進(jìn)電機(jī)的軸處于自由狀態(tài),可以進(jìn)行一些機(jī)械方面上的調(diào)試。
展開 [導(dǎo)讀] 雙極性步進(jìn)電機(jī)包含兩繞組,為了使電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn),不斷的給這兩個(gè)線圈加以相位差90度的正弦波,步進(jìn)電機(jī)就開始轉(zhuǎn)動(dòng)起來。
A雙極性步進(jìn)電機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)
雙極性步進(jìn)電機(jī)包含兩繞組,為了使電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn),不斷的給這兩個(gè)線圈加以相位差90度的正弦波,步進(jìn)電機(jī)就開始轉(zhuǎn)動(dòng)起來。
通常,步進(jìn)電機(jī)不是由模擬線性放大器驅(qū)動(dòng);而是由PWM電流調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng),把線性的正弦波信號(hào)轉(zhuǎn)換成了離散的直線段信號(hào)。 正弦波可被分成多段,隨著段數(shù)的增加,波形不斷接近正弦波。 實(shí)際應(yīng)用中,段數(shù)多從4到2048或更多,大多數(shù)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)IC采用4到64段細(xì)分。整步驅(qū)動(dòng),每一時(shí)刻只有一個(gè)相通電,兩相電流交替和電流方向切換,使得一共產(chǎn)生四個(gè)步進(jìn)電機(jī)機(jī)械狀態(tài)。半步驅(qū)動(dòng),比整步驅(qū)動(dòng)方式相對(duì)復(fù)雜一些,在同一時(shí)刻,可能兩個(gè)相都需要被通電,如圖1所示,使電機(jī)的步進(jìn)分辨率提高了一倍。細(xì)分驅(qū)動(dòng),電機(jī)轉(zhuǎn)子走一步的角度將會(huì)隨著細(xì)分?jǐn)?shù)的增加而減小,電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)也越來越平穩(wěn),例如把一個(gè)32段細(xì)分序列稱為八分之一步驅(qū)動(dòng)模式(見圖1)。
電流控制精度的重要性
雙極性步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置取決于流經(jīng)兩個(gè)線圈繞組的電流的大小。通常,選擇步進(jìn)電機(jī)的主要指標(biāo)為,準(zhǔn)確的機(jī)械定位或精準(zhǔn)的機(jī)械系統(tǒng)速度控制。所以繞組電流的精度控制對(duì)步進(jìn)電機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行非常重要。
在機(jī)械系統(tǒng)中,有兩個(gè)問題會(huì)導(dǎo)致不準(zhǔn)確的電流控制:
1、在低速運(yùn)行或用步進(jìn)電機(jī)用于定位控制的情況下,每一細(xì)分段電機(jī)運(yùn)行的步數(shù)錯(cuò)誤,導(dǎo)致錯(cuò)誤的定位。
2、在高速運(yùn)行下,系統(tǒng)非線性會(huì)導(dǎo)致短期電機(jī)運(yùn)行速度變化,使得力矩不穩(wěn),增加了電機(jī)噪聲和振動(dòng)。
PWM控制和電流衰減模式(Decay Mode)
大多數(shù)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)IC,依靠步進(jìn)電機(jī)繞組的電感特性實(shí)現(xiàn)PWM電流調(diào)節(jié)。
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步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的最新內(nèi)容
雙橋式電機(jī)驅(qū)動(dòng)是指電路中使用兩個(gè)電路橋來控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和速度的一種驅(qū)動(dòng)方式。雙橋驅(qū)動(dòng)電路通常由四個(gè)電子開關(guān)組成,這四個(gè)開關(guān)分別與電機(jī)的兩個(gè)端子相連。通過控制這四個(gè)開關(guān)的通斷狀態(tài),可以改變電機(jī)中的電流方向,從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。同時(shí),通過調(diào)節(jié)開關(guān)的狀態(tài),還可以改變電機(jī)的電源電壓和電流,實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能。
主要特點(diǎn):
雙向控制:能夠滿足電機(jī)正、反向旋轉(zhuǎn)的需求。
調(diào)速功能:通過控制電子開關(guān)的狀態(tài)
電機(jī)雙通道驅(qū)動(dòng)芯片,通常指能夠控制直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和制動(dòng)等雙向運(yùn)動(dòng)功能的集成電路(IC)。這類芯片內(nèi)部多采用H橋電路結(jié)構(gòu),通過控制功率MOSFET或晶體管的導(dǎo)通與關(guān)斷,改變電機(jī)兩端的電壓極性,從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的雙向驅(qū)動(dòng)。
核心工作原理與技術(shù)特性:
H橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)?:這是雙向驅(qū)動(dòng)的基礎(chǔ)。芯片內(nèi)部集成四個(gè)功率開關(guān)(通常為MOSFET),排列成“H”形。通過邏輯控制電路,精確控制對(duì)角線開關(guān)的導(dǎo)通
工采網(wǎng)代理的SS8837T是一款專為有刷直流電機(jī)開發(fā)H橋驅(qū)動(dòng)器,同時(shí)可兼顧步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)需求,可驅(qū)動(dòng)一個(gè)直流電機(jī)或螺線管等,適用于工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備、一體化步進(jìn)電機(jī)、按摩椅、智能家居等領(lǐng)域。
SS8844T是一款步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)IC,不僅擁有雙通道H橋電流控制功能,更廣泛適用于紡織機(jī)器、工業(yè)自動(dòng)化、游戲機(jī)和機(jī)器人等多種場景;可可pin-to-pin兼容替代市面上的TI-DRV8844和瑞盟MS8844等型號(hào)應(yīng)用于舞臺(tái)燈、工業(yè)設(shè)備、機(jī)器人、辦公自動(dòng)化設(shè)備。提供更穩(wěn)定和可靠的性能。
用轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器驅(qū)動(dòng)的電機(jī)故障先兆量化指標(biāo)體系,為電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測提供了新的視角。在當(dāng)前數(shù)字化、智能化的工業(yè)環(huán)境中,構(gòu)建這樣一個(gè)指標(biāo)體系不僅能夠提升電機(jī)的可靠性與安全性,也為實(shí)現(xiàn)設(shè)備的智能維護(hù)和管理奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
一、降噪類算法
·低通濾波:設(shè)計(jì)合適截止頻率的低通濾波器,如巴特沃斯低通濾波器。通過實(shí)驗(yàn)確定截止頻率,去除高于該頻率的環(huán)境噪聲
K1-單擊按鍵正轉(zhuǎn),可設(shè)定旋轉(zhuǎn)長度
K2-單擊實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)自動(dòng)延遲1秒循環(huán)切換
K3-單擊按鍵反轉(zhuǎn),可設(shè)定旋轉(zhuǎn)長度
K4-主板開關(guān)
K1-K2-K3之間可以通過按鍵任意切換
本人可需要以上幾個(gè)功能,不知道那位大佬給推薦個(gè)相關(guān)的主板模塊
雙通道H橋電流控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)器是一種電子電路,用于獨(dú)立控制兩個(gè)直流電機(jī)的方向、速度和制動(dòng)。它基于H橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),每個(gè)通道包含四個(gè)開關(guān)元件(如MOSFET或晶體管),形成一個(gè)“H”形電路,電機(jī)作為負(fù)載連接在橋臂上。?
雙通道設(shè)計(jì)允許同時(shí)控制兩個(gè)電機(jī),每個(gè)通道獨(dú)立工作。例如,一個(gè)通道控制電機(jī)1,另一個(gè)控制電機(jī)2,通過各自的PWM信號(hào)和方向控制實(shí)現(xiàn)多軸運(yùn)動(dòng)(如機(jī)器人輪子驅(qū)動(dòng))。?電流控制通常通過檢測電機(jī)電流反饋
典型電路應(yīng)用圖:
?馬達(dá)驅(qū)動(dòng)芯片 - SS6548D的特性:
獨(dú)立的H橋驅(qū)動(dòng),驅(qū)動(dòng)一個(gè)直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)的一個(gè)繞組或者其它負(fù)載
寬工作電壓范圍:6.5V~40V
RDS(ON)(HS+LS)(典型值):45m?
驅(qū)動(dòng)能力:持續(xù)電流8A,峰值16A
PWM(脈寬調(diào)制)控制接口
集成電流調(diào)節(jié)功能
低功耗休眠模式
集成保護(hù)特性:
- VM欠壓鎖定
本文原刊登于Ansys.com:《Innomotics Advances AI-capable Industrial Motor Drives With Multiphysics Simulation and Digital Twins》
作者:Jennifer Procario | Ansys市場傳播經(jīng)理
編輯整理:張旭 | Ansys主任應(yīng)用工程師
支持4路PWM控制接口,導(dǎo)通阻抗為0.96Ω;這使得它能夠同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)直流電機(jī),或一臺(tái)并聯(lián)直流電機(jī),還可以用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)支持全步或半步,提供更多的驅(qū)動(dòng)方式選擇。
由于其出色的性能SS6849H在打印機(jī)、舞臺(tái)燈光和智能家居等產(chǎn)品中得到了廣泛應(yīng)用。無論是需要精確控制的電機(jī)驅(qū)動(dòng),還是對(duì)可靠性和安全性有較高要求的應(yīng)用,都能提供卓越的表現(xiàn)。