文档介绍：三相步进电机的控制
正文
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。其基本原理作用是这样的: (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。
本文所说的步进电机是一种将电脉冲转换成相应角位移或线位移的电磁机械装置,也是一种能把输出机械位移增量和输入数字脉冲对应的驱动器件。步进电机具有快速启停能力,只要电机的负荷不超过它所能提供的动态转矩,就能通过输入脉冲来控制它在一瞬间启动和停止,步进电机的步矩角和转速只和输入的脉冲频率有关,和环境温度、气压、冲击以及振动无关,也不受电网电压的波动和负载变化的影响,它每转一周都有固定的参数。步进精确和步矩误差不会长期积累。因此,步进电机在需要精确定位的场所应用广泛。
基本的步进电机的工作原理:三相反应式步进电机定子上均匀地分布有6个磁极,相临两个磁极之间的夹角为60度,线圈绕过相对的两个磁极构成一相(A-A’、B-B’以及C-C’)。此外各磁极上还有5个均匀分布的矩形小齿。电机转子上没有绕组,它上面有40个矩形小齿均匀分布在圆周上,相临两个小齿之间的夹角为9度。
当某相绕组通电时,相应的两个磁极就分别形成N-S极,产生磁场,并与转子形成磁路。如果这时定子的小齿与转子的小齿没有对齐,则在磁场的作用下,转子将转动一定的角度,使转子齿与定子齿对齐,从而使步进电机向前“走”一步。由于步进电机驱动器的发展,许多步进电机的制造厂已经将2相4拍/4相8拍步进电机作为了主流产品,应该说三相步进电机已经是早期的产品了
根据步进电机的工作原理,若按顺序给步进电机的绕组施加有序的脉冲电流既可控制步进电机的转动,从而进行数字到角度的转换。转动的角度大小与施加的脉冲数成正比,转动的速度与脉冲频率成正比,而转动的方向则与脉冲的顺序有关。对于三相反应式步进电机来说,电流脉冲的施加有三种方式:
(1)单相三拍方式:按双相绕组施加电流脉冲。
正转:A→B→C→A 反转:A→C→B→A
(2)双相三拍方式:按双相绕组施加电流脉冲。
正转:AB→BC→CA→AB 反转:AC→CB→BA→AC
(3)三相六拍方式:单相绕组和双相绕组交替施加电流脉冲。
正转:A→AB→B→BC→C→CA→A
反转:A→AC→C→CB→B→BA→A
单相三拍的方式的每一拍步进角为3度,。因此在三相六拍方式下,步进电机的运行要平稳柔和一些,但在同