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1、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案概述 眾所周知,步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式有整步,半步,細(xì)分驅(qū)動(dòng)。三者即有區(qū)別又有聯(lián)系,目前,市面上很多驅(qū)動(dòng)器支持細(xì)分驅(qū)動(dòng)方式。本文主要描述這三種驅(qū)動(dòng)的概述。 本文僅供參考,且由廣州邦控科技()的工程筆記整理所得,如發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤請(qǐng)聯(lián)系我們:E-mail: 。 如下圖是兩相步進(jìn)電機(jī)的內(nèi)部定子示意圖,為了使電機(jī)的轉(zhuǎn)子能夠連續(xù)、平穩(wěn)地轉(zhuǎn)動(dòng),定子必須產(chǎn)生一個(gè)連續(xù)、平均的磁場(chǎng)。因?yàn)閺暮暧^上看,電機(jī)轉(zhuǎn)子始終跟隨電機(jī)定子合成的磁場(chǎng)方向。如果定子合成的磁場(chǎng)變化太快,轉(zhuǎn)子跟隨不上,這時(shí)步進(jìn)電機(jī)就出現(xiàn)失步現(xiàn)象。既然電機(jī)轉(zhuǎn)子是跟隨電機(jī)定子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng),而電機(jī)定子磁場(chǎng)的強(qiáng)度和方向是由定子
2、合成電流決定且成正比。即只要控制電機(jī)的定子電流,則可以達(dá)到驅(qū)動(dòng)電機(jī)的目的。下圖是兩相步進(jìn)電機(jī)的電流合成示意圖。其中Ia是由A-A相產(chǎn)生,Ib是由B-B相產(chǎn)生,它們兩個(gè)合成后產(chǎn)生的電流I就是電機(jī)定子的合成電流,它可以代表電機(jī)定子產(chǎn)生磁場(chǎng)的大小和方向。有了以上的步進(jìn)電機(jī)背景描述后,對(duì)于步進(jìn)電機(jī)的整步、半步、細(xì)分的三種驅(qū)動(dòng)方式,都會(huì)是同一種方法,只是電流把一個(gè)圓(360°)分割的粗細(xì)程序不同。 整步驅(qū)動(dòng)對(duì)于整步驅(qū)動(dòng)方式,電機(jī)是走一個(gè)整步,如對(duì)于一個(gè)步進(jìn)角是3.6°的步進(jìn)電機(jī),整步驅(qū)動(dòng)是每走一步是走3.6°。下圖是整步驅(qū)動(dòng)方式中,電機(jī)定子的電流次序示意圖:由上圖
3、可知,整步驅(qū)動(dòng)每一時(shí)刻只有一個(gè)相通電,所以這種驅(qū)動(dòng)方式的驅(qū)動(dòng)電路可以是很簡(jiǎn)單,程序代碼也是相對(duì)容易實(shí)現(xiàn),且由上圖可以得到電機(jī)整步驅(qū)動(dòng)相序如下:BBAABBAABB下圖是這種驅(qū)動(dòng)方式的電流矢量分割圖: 可見,整步驅(qū)動(dòng)方式的電流矢量把一個(gè)圓平均分割成四份。下圖是整步驅(qū)動(dòng)方式的A、B相的電流I vs T圖:可以看出,整步驅(qū)動(dòng)描出的正弦波是粗糙的。使用這種方式驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī),低速時(shí)電機(jī)會(huì)抖動(dòng),噪聲會(huì)比較大。但是,這種驅(qū)動(dòng)方式無(wú)論在硬件或軟件上都是相對(duì)簡(jiǎn)單,從而驅(qū)動(dòng)器制造成本容易得到控制。 半步驅(qū)動(dòng)對(duì)于半步驅(qū)動(dòng)方式,電機(jī)是走一個(gè)半步,如對(duì)于一個(gè)步進(jìn)角是3.6°的步進(jìn)電機(jī),半步驅(qū)動(dòng)是每走
4、一步,是走1.8°(3.6°/2)。下圖是半步驅(qū)動(dòng)方式中,電機(jī)定子的電流次序示意圖:由上圖可見,半步驅(qū)動(dòng)方式的比整步驅(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,如果要求電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩平穩(wěn),則需要在兩相同時(shí)通電時(shí),通電電流應(yīng)該為單相通電電流的sin(45°),即2/2。當(dāng)然,可以直接通以和單相通電流相等的電流,結(jié)果是電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的力矩不恒定,但它帶來(lái)的好處是驅(qū)動(dòng)電路或軟件編寫的簡(jiǎn)化。具體應(yīng)用視實(shí)際場(chǎng)合而定,更具體可以聯(lián)系a href="././index.php">邦控科技(a href="././index.ph
5、p">)。以下是這種的驅(qū)動(dòng)方式的驅(qū)動(dòng)相序:BBBB AAAABB AA BBBB AAAA AA BB如果需要反轉(zhuǎn),只需按以上相序的逆向進(jìn)行通電即可。當(dāng)按以上相序?qū)﹄姍C(jī)通電,產(chǎn)生的電流矢量則可以把一個(gè)圓分割成8份,如下圖所示:半步驅(qū)動(dòng)一方面使電機(jī)的步進(jìn)分辨率提高了一倍,且電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)更為平穩(wěn)。對(duì)比地,半步驅(qū)動(dòng)方式的兩相電流圖如下圖所示:由上圖看出,半步驅(qū)動(dòng)方式描出的正弦波較之整步驅(qū)動(dòng)方式,有了改觀,提高了精度。這樣的好處是在無(wú)需更改電機(jī)的情況下,電機(jī)的步進(jìn)角分辨率提高了一倍,且電機(jī)運(yùn)行相對(duì)安靜一些。 細(xì)分驅(qū)動(dòng)如下圖,可以看出某種規(guī)律:看上圖,電流矢量分割圓越來(lái)越稠密,如
6、上圖的c。這是4細(xì)分驅(qū)動(dòng)的分割圖,從宏觀上可想象,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(lái)越平穩(wěn)、安靜。從某種意義上,整步和半步驅(qū)動(dòng)也是細(xì)分驅(qū)動(dòng)的一樣,它們的關(guān)系就如正方形和長(zhǎng)方形的關(guān)系。上圖是4細(xì)分驅(qū)動(dòng)方式的兩相電流圖,由圖看出,這時(shí)每相電流的曲線較半步驅(qū)動(dòng)時(shí)的電流曲線更加細(xì)膩。 電流細(xì)分是細(xì)分驅(qū)動(dòng)的其中方法,恒流的實(shí)現(xiàn)常用斬波驅(qū)動(dòng),給定的電流是以正弦波分布。另一種為電壓細(xì)分,這種方法是比正弦波的電壓驅(qū)動(dòng)電機(jī)的線圈,可以不需要反饋地實(shí)現(xiàn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng),但是由于電機(jī)的反電勢(shì)等的作用,正弦波電壓驅(qū)動(dòng)并不能產(chǎn)生正弦波的電流,效果沒有電流細(xì)分好,但是它的驅(qū)動(dòng)電路相對(duì)簡(jiǎn)單。 細(xì)分可以提高電機(jī)的步進(jìn)角分辨率,但是,這并不是細(xì)分
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