步进电机实习心得

步进电机实习心得步进电机实习心得 步进电机是一种能将数字输入脉冲转换成旋转或直线增量 运动的电磁执行元件 每输入一个脉冲电机转轴步进一个步距 角增量 分享实习心得 下面是小编为大家收集整理的步进电 机实习心得 欢迎大家阅读 步进电机实习心得篇步进电机实习心得篇 1 腾龙版步进电机的步进角度为 7 5 度 一圈 360 度 需 要 48 个脉冲完成 步进电机具有瞬间启动和急速停止的优越特性 4 改变脉冲的顺序 可以方便的改变转动的方向 因此 目前打印机 绘图仪 机器人 等等设备都以步进 电机为动力核心 步进电机原理 通常电机的转子为永磁体 当电流流过定子绕组时 定子 绕组产生一矢量磁场 该磁场会带动转子旋转一角度 使得转 子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致 当定子的矢量磁场 旋转一个角度 转子也随着该磁场转一个角度 每输入一个电 脉冲 电动机转动一个角度前进一步 它输出的角位移与输入 的脉冲数成正比 转速与脉冲频率成正比 改变绕组通电的顺 序 电机就会反转 所以可用控制脉冲数量 频率及电动机各 相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动 我们使用的单极四相步进电机为例 其结构如图 1 四个绕组引出四相 相 a1 相 a2 相 b1 相 b2 和两个公共线 接到电源的正机 把绕组的某一相接到电源的地线 这样该绕 组就会受到激励 我们采用四相八拍的控制方式 即 1 相与 2 相交替导通 这样可提高分辨率 每一步可转 0 9 控制电机正 转的励磁顺序如下表 若要求电机反转 将励磁信号倒过来传送即可 2 1 控制 方案 控制系统的框图如下 本方案采用 at89s51 作为主控制器件 它与 at89c51 兼容 同时还增加了 spi 接口和看门狗模块 这不但使程序调试变得 方便而且也使程序运行更加稳定 在方案中该单片机主要实现 现场信号的采集并计算出步进电机运转的方向和速度信息 然 后传送给 cpld cpld 采用 epm7128slc84 15 epm7128 是可编程的大规模 逻辑器件 为 altera 公司的 max7000 系列产品 具有高阻抗 电可擦等特点 可用单元为 2500 个 工作电压为 5v cpld 接 收到单片机发送过来的信息后 转换成对应的控制信号输出给 步进电机驱动器 驱动器则把控制信号处理后输入电机绕组 实现了电机的有效控制 2 1 电机驱动器硬件结构 步进电机实习心得篇步进电机实习心得篇 2 在这三周的时间里我们参观了大大小小的十几家单位企业 大到长江三峡水利枢纽中心 小到武汉理工磁悬浮试验室 强电 如葛洲坝二江电厂 换流站 弱电如理工光科 华中数控等企 业 武汉市内如武钢工业港 宜昌市如红光港机厂 每一家单位 企业都给我留下深刻印象 大多企业和我所学的专业知识相关 使我在开阔了眼界的同时 进一步强化了所学的理论知识 电 力电子技术 计算机控制技术 电机及拖动技术等专业课是在 实习中应用的最广泛的课程 可以大致将参观的单位分为三类 首先是高精尖技术型企 业 第二是港口码头类企业 第三是电子电力类企业 高精尖技术性企业如楚天激光 华远红外 华中数控 理 工光科 磁悬浮试验室等 这些企业与我们所学的控制理论有 比较密切的关系 尤其是华中数控 华中数控作为中国数控类企业的龙头 不仅在数控系统方面已经达到国际先进水平 在大功率伺服电 机驱动单元也已经实现批量生产 数控技术与我们所学的计算 机控制技术关系比较密切 在计算机控制技术中 我们学过了 步进电机进给技术 通过给步进电机施加不同频率的电压信号 可以控制步进电机的行进速度 是一种典型的开环控制技术 而伺服电机则是一种典型的闭环控制技术 伺服电机作为系统 的执行元件 可将收到的电信号转换为电动机轴上的角位移或 角速度输出 电动机转动的同时可以通过自身的编码器将位置 信息反馈给驱动器 驱动器将反馈值与目标值进行比较 调整 转子转动的角度 实现闭环控制 数控机床即系统可同时操作 多个伺服电机进行不同角度 不同速度的运行 以实现刀具不 同方向的进给 理工光科是我们学校控股的企业 主做光纤传感器系列产 品 光纤传感器可以在比较极端的环境实现被控量的测量 典 型应用为桥梁应力的检验 油库温度的检测等等 这其中同样 应用到控制理论以及信息传递方面的知识 磁悬浮实验室享受国家自然科学基金 电机采用磁悬浮技 术可以大大减小定子和转子之间的摩擦阻力 只需要很少的动 力就可以让电机运行 若要停止电机的运行 只需要在电机的 两端施加反向电压即可 磁悬浮技术还可以用在飞轮电池的研 究和应用 飞轮电池是一种以物理手段储存能力的新技术 飞 轮电池中有一个电机 充电时该电机以电动机形式运转 在外 电源的驱动下 电机带动飞轮高速旋转 即用电给飞轮电池 充 电 增 加了飞轮的转速从而增大其功能 放电时 电机则以发电 机状态 运转 在飞轮的带动下对外输出电能 完成机械能 动 能 到电 能的转换 通过磁悬浮的手段是飞轮电池的飞轮悬浮 即非接触式磁轴承 这些知识有的是我们在课堂是已经学习过的 有的是我在 实习中才了解到并查阅资料进行研究的 控制理论 传感器技 术 电子技术 计算机控制技术等方面的知识都融入其中 当 然还有作为工具使用的计算机程序语言 在实习中基本明确了 这些所学的知识的应用方式及应用角度 控制理论当然要用在 控制核心中 而控制理论的实现则必须要以计算机程序语言来 实现 同时又涉及到数据的采集以及控制信号的输出 看似简单 的一个工程将我们所学的知识全都串联起来了 电子电力类企业如三峡 葛洲坝 长江动力等 这些纯粹 强点类的企业和我们所学的电力电子技术 电机拖动和即将要 学习的电力拖动密切相关 长江动力集团是一家以生产发电机为主的企业 在长动我 观看了发电机定子 转子的生产过程 水轮机叶片的生产过程以 及发电机的组装过程 在葛洲坝 我们主要参观了二江电厂和葛洲坝换流站 葛洲坝换流站主要是实现电能输送前的交直变换 发电机 发出的电能是三相交流 升压为一定值后输送到换流站 换流 站经过整流处理后 将三相交流整为直流进行输送 这个过程 和我们所学知识最密切的是整流 逆变的过程 在我们理论仿 真和实验室状态下 一般使用耐压值不高 开关速率一般的电 力 mosfet 和 igbt 来实现一定电压值 一定功率的交直交变换 整流的方式常用桥式整流电路 它可以得到更稳定的电压电流 波形 开关管需要专用的驱动电路和控制电路 在实验室应用 中 我们可以采用单片机控制专用驱动芯片的方式来控制开关 管的通断 以实现电压的交直变换 逆变是一个相反的工作过 程 强电也是自动化专业的一个很重要的方向 我们学的电力 电子技术就是要以弱电控制强电 使用单片机 fpga 嵌入式 系统可以实现电力的精确控制 在葛洲坝换流站时 很多数据 的监控都采用人工进行 这样不仅费时费力 还增加了工作的 危险性 所以我想可以设计一监控系统 不断采集需要采集的 数据 并将其实时返回至控制核心 通过人加交互界面就可以 实现人对现场的检测和控制 港口企业我们参观了汉阳港集装箱码头和武钢工业港以及 设计制造港口设备的红光港机厂 港口是各种控制系统以及机 械设备的集合体 实习之前还以为会是像工人一样在厂房车间里面工作 实 习开始才知道是参观实习 不过这丝毫没有影响我的积极性 在这有限的时间里 我不仅了解到了我所学的知识在实际生产 中的应用过程 还了解了一些企业的管理运作模式 我们控制 类专业不仅可以控制机器的正常运作 同样还可以控制人和企 业的正常运转 记得大一刚刚来校的时候 一教授在讲座中称 只要有电 的地方就有自动化 现在我基本上明白了这句换的含义 因为 我们自动化能强能弱 能软能硬 而现代化的厂房里自动化程 度越来越高 这就对我们自动化人才有了大量的需求 在这样的就业寒冬里 想要找到一份自己称心如意的工作 并不见得是多么难的事情 只要我们能够将所学的知识掌握 并且能够这种类似的实习中 熟悉企业的生产流程和各种方面 的知识 我们就可以增加自己就业的砝码 从而战胜就业寒冬 步进电机实习心得篇步进电机实习心得篇 3 相应的转速取决于输入脉冲频率 步进电机是一种能将数 字输入脉冲转换成旋转或直线增量运动的电磁执行元件 每输 入一个脉冲电机转轴步进一个步距角增量 电机总的回转角与 输入脉冲数成正比例 相应的转速取决于输入脉冲频率 步进电机是一种能将数 字输入脉冲转换成旋转或直线增量运动的电磁执行元件 每输 入一个脉冲电机转轴步进一个步距角增量 电机总的回转角与 输入脉冲数成正比例 通常被用作定位控制和定速控制 步进电机惯量低 定位 精度高 无累积误差 控制简单等特点 广泛应用于机电一体 化产品中 步进电机是机电一体化产品中关键部件之一 如 数控机床 包装机械 计算机外围设备 复印机 传真机等 首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率 而 在选用功率步进电机时 选择步进电机时 首先要计算机械系 统的负载转矩 电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余 量保证其运行可 实际工作过程中 各种频率下的负载力矩必 须在矩频特性曲线的范围内 一般地说最大静力矩 mjmax 大 的电机 负载力矩大 应使步距角和机械系统匹配 选择步进电机时 这样可以 得到机床所需的脉冲当量 机械传动过程中为了使得有更小的 脉冲当量 一是可以改变丝杆的导程 二是可以通过步进电机 的细分驱动来完成 但细分只能改变其分辨率 不改变其精度 精度是由电机的固有特性所决定 应当估算机械负载的负载惯量和机床要求的启动频率 选 择功率步进电机时 使之与步进电机的惯性频率特性相匹配还 有一定的余量 使之最高速连续工作频率能满足机床快速移动 的需要 选择步进电机需要进行以下计算 1 计算齿轮的减速比 齿轮减速比 i 计算如下 根据所要求脉冲当量 i s 360 1 1 式中 步进电机的步距角 o 脉冲 s 丝杆螺距 mm mm 脉冲 丝杆以及齿轮折算至电机轴上的惯量 jt 2 计算工作台 jt j1 1 i2 j2 j w g s 2 2 1 2 式中 jt 折算至电机轴上的惯量 kg cm s2 j1 j2 齿轮惯量 kg cm s2 j 丝杆惯量 kg cm s2 w 工作台重量 n s 丝杆螺距 cm 3 计算电机输出的总力矩 m m ma mf mt 1 3 ma jm jt n t 1 02 10 2 1 4 式中 ma 电机启动加速力矩 n m jm jt 电机自身惯量与负载惯量 kg cm s2 n 电机所需达到转速 r min t 电机升速时间 s mf u w 2 i 10 2 1 5 mf 导轨摩擦折算至电机的转矩 n m u 摩擦系数 传送效率 mt pt 2 i 10 2 1 6 mt 切削力折算至电机力矩 n m pt 最大切削力 n 其估算公式为 4 负载起动频率估算 数控系统控制电机的 启动频率与负载转矩和惯量有很大关系 fq fq0 1 mf mt ml 1 jt jm 1 2 1 7 式中 fq 带载起动频率 hz fq0 空载起动频率 ml 起动频率下由矩频