步进电机原理与问答

　　为尽量提高电机的动态性能，将信号分配、功率放大组成步进电机的驱动电源。我厂生产的SH系列二相恒流斩波驱动电源与单片机及电机接线图如下：

　　说明：

　　CP 接CPU脉冲信号(负信号，低电平有效)

　　OPTO 接CPU+5V

　　FREE 脱机，与CPU地线相接，驱动电源不工作

　　DIR 方向控制，与CPU地线相接，电机反转

　　VCC 直流电源正端

　　GND 直流电源负端

　　A 接电机引出线红线

　　接电机引出线绿线

　　B 接电机引出线黄线

　　接电机引出线蓝线步进电机一经定型，其性能取决于电机的驱动电源。步进电机转速越高，力距越大则要求电机的电流越大，驱动电源的电压越高。电压对力矩影响如下：

　　4、细分驱动器

　　在步进电机步距角不能满足使用的条件下，可采用细分驱动器来驱动步进电机，细分驱动器的原理是通过改变相邻(A，B)电流的大小，以改变合成磁场的夹角来控制步进电机运转的。

　　四、步进电机的应用

　　(一)步进电机的选择

　　步进电机有步距角(涉及到相数)、静转矩、及电流三大要素组成。一旦三大要素确定，步进电机的型号便确定下来了。

　　1、步距角的选择

　　电机的步距角取决于负载精度的要求，将负载的最小分辨率(当量)换算到电机轴上，每个当量电机应走多少角度(包括减速)。电机的步距角应等于或小于此角度。目前市场上步进电机的步距角一般有0.36度/0.72度(五相电机)、0.9度/1.8度(二、四相电机)、1.5度/3度(三相电机)等。

　　2、静力矩的选择

　　步进电机的动态力矩一下子很难确定，我们往往先确定电机的静力矩。静力矩选择的依据是电机工作的负载，而负载可分为惯性负载和摩擦负载二种。单一的惯性负载和单一的摩擦负载是不存在的。直接起动时(一般由低速)时二种负载均要考虑，加速起动时主要考虑惯性负载，恒速运行进只要考虑摩擦负载。一般情况下，静力矩应为摩擦负载的2-3倍内好，静力矩一旦选定，电机的机座及长度便能确定下来(几何尺寸)

　　3、电流的选择

　　静力矩一样的电机，由于电流参数不同，其运行特性差别很大，可依据矩频特性曲线图，判断电机的电流(参考驱动电源、及驱动电压)

　　4、力矩与功率换算

　　步进电机一般在较大范围内调速使用、其功率是变化的，一般只用力矩来衡量，力矩与功率换算如下：

　　P= Ω·M Ω=2π·n/60 P=2πnM/60

　　其P为功率单位为瓦，Ω为每秒角速度，单位为弧度，n为每分钟转速，M为力矩单位为牛顿·米

　　P=2πfM/400(半步工作)

　　其中f为每秒脉冲数(简称PPS)

(二)、应用中的注意点

　　1、步进电机应用于低速场合---每分钟转速不超过1000转，(0.9度时6666PPS)，最好在1000-3000PPS(0.9度)间使用，可通过减速装置使其在此间工作，此时电机工作效率高，噪音低。

　　2、步进电机最好不使用整步状态，整步状态时振动大。

　　3、由于历史原因，只有标称为12V电压的电机使用12V外，其他电机的电压值不是驱动电压伏值，可根据驱动器选择驱动电压(建议：57BYG采用直流24V-36V，86BYG采用直流50V,110BYG采用高于直流80V)，当然12伏的电压除12V恒压驱动外也可以采用其他驱动电源，不过要考虑温升。

　　4、转动惯量大的负载应选择大机座号电机。

　　5、电机在较高速或大惯量负载时，一般不在工作速度起动，而采用逐渐升频提速，一电机不失步，二可以减少噪音同时可以提高停止的定位精度。

　　6、高精度时，应通过机械减速、提高电机速度,或采用高细分数的驱动器来解决，也可以采用5相电机，不过其整个系统的价格较贵，生产厂家少，其被淘汰的说法是外行话。

　　7、电机不应在振动区内工作，如若必须可通过改变电压、电流或加一些阻尼的解决。

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