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解決馬達問題

什麽是步進電機?介紹結構、種類、使用方法 (驅動方式、控制方法)、優點和特點

1.什麽是步進電機(脈衝馬達、步進馬達)

步進馬達是控制馬達的一種,通過切換電流流動相,像鐘表一樣以一定角度移動並旋轉。無需感測器即可定位。有時也稱為脈衝馬達、步進、步進馬達等。

2.步進電機的種類

步進馬達依結構分為2相、3相、5相。
對於像時鐘一樣旋轉的步進馬達來說,一個脈衝所能移動的角度稱為「標準步距角」。參考步距角越細,運動越平滑越精確。

基準階躍角

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3.步進電機的驅動方式·驅動器

驅動步進電機需要驅動器。制作驅動器時需要註意的是,在2相的情況下,根據是雙極驅動還是單極驅動,驅動器的驅動電路會有所不同。3相和5相需要能夠雙向傳輸電流的驅動器。

另外,2相及3相步進馬達由於繞組結構簡單,因此即使廠商不同,也可利用相同的驅動電路轉動馬達。但是,5相步進電機的繞組結構復雜,轉動電機所需的相的組合和順序也不是一套。因此,對於5相步進電機,需要註意配套的驅動器。

內部接線

4.步進電機的控制、移動方法

首先,脈衝指令訊號是重複接通/斷開電壓(HI/LOW)的電訊號。 HI/LOW 的一個週期算一個脈衝。
從上位控制器等向驅動器輸入脈衝訊號,透過脈衝訊號的數量來控制旋轉角度。

電機的控制、運轉方法

步進電機的速度控制

轉速由脈衝數的密度控制。1個脈衝旋轉1個基準階躍角時,1秒發送10個脈衝比1秒發送1個脈衝旋轉1秒的角度大。因此,脈衝頻率越高,旋轉速度越快。

步進電機的位置控制

最近的驅動器開始採用微步進方式,通過精細控制相中流過的電流量,能夠以小於馬達基準步進角的角度進行定位,能夠進行更精細的位置控制。

  • 全步進控制:以1個脈衝移動基準步進角。
  • 半步控制:1個脈衝1/2基準步長角移動。
  • 1/n微步進控制:1個脈衝1/n基準步進角移動。

5.步進電機的優點和優點

優勢1:易於控制

只需正確打開/關閉驅動器的晶體管即可輕松轉動。只需加快開/關時間即可輕松提高轉速。

優勢2:簡化係統

由於可利用輸入驅動器的脈衝及其頻率輕松控制馬達,因此無需復雜的控制器。另外,通過步進電機的最大特點“無需檢測器即可控制位置和速度”,可簡化係統。

優勢3:構建成本低廉的係統

由於驅動程序簡單且不需要探測器並且不需要復雜的控制器,因此可以廉價地構建係統。

優勢4:穩定停機

由於步進馬達是利用磁力使馬達停止的,因此會產生停止力 (保持扭矩),因此能夠穩定停止。

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6.步進電機的用途例

步進電機雖然在日常生活中不能直接接觸到我們的眼睛,但卻在許多“機器中”工作,在各種場景中支持著我們的生活。它實際上用於哪裡?典型的例子如下。

  • 機械人使用的步進電機
  • 3D印表機中使用的步進電機
  • 復印機使用的步進電機
  • 基板檢查裝置中使用的步進電機
  • 自動檢票機使用的步進電機
  • 線材加工機使用的步進電機
  • 開槽機使用的步進電機
  • 起重機遊戲中使用的步進電機
  • 監視攝像機使用的步進電機

欲了解更多信息,請查看“什麼是步進電機?步進電機的應用和使用示例”。

7.步進電機的特徵·註意點

註意點1:失調

雖然不需要感測器,但由於沒有確認位置,即使沒有按照指令移動 (失調) 時也不會註意到。與採用閉環控制的伺服馬達相比,可靠性較低。

註意事項2:高熱

由於在停止過程中也會產生保持扭矩,因此會發熱。

註意事項3:振動

每隔一定角度旋轉的馬達,由於是像上下樓梯一樣一段一段地移動,因此移動時肯定會產生振動。

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8.伺服電機和步進電機的比較


步進電動機 伺服馬達
控制 開環 閉環
轉矩 無探測器 在停止馬達的方向上,始終產生一定的扭矩。 電動機電流檢測器 通過在馬達旋轉方向上控制馬達電流,產生指令扭矩。
轉速 無探測器 以與輸入脈衝頻率同步的速度旋轉。如果不能同步就會失調。 馬達速度檢測器 在確認馬達速度的同時進行移動,以便以指令速度旋轉馬達。
位置 (角度) 無探測器 移動輸入的脈衝。如果來不及移動就會失調。 馬達位置檢測器 為了達到指令的目標位置,在確認馬達位置的同時進行移動。
特徵 價格便宜、使用方便、低速大扭矩 價格昂貴但功能多樣,扭矩更高
摩擦 即使摩擦較大,也可快速準確地定位。 可實現精密定位,但如果摩擦較大則需要時間。
共振振動 速度紋波較大,無法利用馬達抑制共振。 可利用驅動器的功能抑制速度波動和共振。
慣量比 如果慣量較大,則無法控制馬達。 即使慣性比較大,也可控制馬達。
我擅長什麼
正確使用
保持相同的位置。 穩定 (無振動和噪音) 旋轉。
低速、短距離的起動停止動作。 高速、高加速度的起動停止動作。
輕加工動作。 精密加工、重加工動作。

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發布日期:

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