步进电动机(1)

1、第四章第四章 步进电动机步进电动机及其控制及其控制一、教学要求：一、教学要求： 本章教学本章教学: : 掌握掌握步进电机步进电机结构、分类、作用等概念结构、分类、作用等概念 掌握磁阻式掌握磁阻式步进电机的工作原理步进电机的工作原理 掌握相关基本概念以及步距角和转速等计算掌握相关基本概念以及步距角和转速等计算 了解磁阻式了解磁阻式步进电机的静态特性步进电机的静态特性 了解了解磁阻式磁阻式步进电机的动态特性步进电机的动态特性 掌握掌握步进电机驱动电路的组成及作用步进电机驱动电路的组成及作用二、教学时间安排：二、教学时间安排：6 6学时学时 三、主要内容：三、主要内容： 第一节第一节 概述概述 第二

2、节第二节 磁阻式磁阻式步进电机的工作原理步进电机的工作原理 第三节磁阻式第三节磁阻式步进电机的静、动态特性步进电机的静、动态特性 第四节第四节混合式混合式步进电机步进电机 第五节第五节 步进电机驱动电路步进电机驱动电路 第六节第六节 步进电机的选择步进电机的选择本章重点：磁阻式步进电机的工作原理和本章重点：磁阻式步进电机的工作原理和步进电步进电机驱动电路机驱动电路本章难点：步进电机的动态特性本章难点：步进电机的动态特性四、教学过程：四、教学过程：1.1.步进电机：是将电脉冲信号转变为角位步进电机：是将电脉冲信号转变为角位移的移的机电执行元件机电执行元件。给一个电脉冲信号，给一个电脉冲信号，电机

3、前进一步，称之为步进电动机。电机前进一步，称之为步进电动机。电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响。使得在速度、位置等控制领域用影响。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。步进电机来控制变的非常的简单。第一节第一节 概述概述一、步进电机概念和特点步进电机概念和特点步进电机控制示意图步进电机控制示意图即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。个步距角。2.步进电机的特点步进电机的特点:(1)优点优点 低成本低成本 控制简单，能直接实

4、现数字控制控制简单，能直接实现数字控制 开环控制，位移与脉冲数成正比，速度开环控制，位移与脉冲数成正比，速度与脉冲频率成正比与脉冲频率成正比 结构简单，无换向器和电刷，坚固耐用结构简单，无换向器和电刷，坚固耐用 抗干扰能力强抗干扰能力强 无累积定位误差（一般步进电机的精度无累积定位误差（一般步进电机的精度为步进角的为步进角的3-5%，且不累积，且不累积 ）(2)缺点缺点: 单步响应中有较大的超调量和振荡单步响应中有较大的超调量和振荡 转速不够平稳，粗糙的低速特性转速不够平稳，粗糙的低速特性 不适合于高速运行不适合于高速运行(1000rpm以下）以下） 自振效应自振效应 低效率，电机过热（机壳可

5、达低效率，电机过热（机壳可达90） 噪音大，特别在高速运行时噪音大，特别在高速运行时 可选择的电机尺寸有限可选择的电机尺寸有限 ，输出功率较小，输出功率较小 位置精度较低位置精度较低二、步进电机分类二、步进电机分类步进电机可分三种：步进电机可分三种：磁阻式（磁阻式（VR, VR, ）永磁式（永磁式（PM, PM, ）混合式（混合式（HB, HB, ）1.1.磁阻式磁阻式( (反应式反应式):):(1)(1)定子定子: :铁心铁心, ,绕组绕组 转子转子: :铁心铁心磁阻变化产生磁阻磁阻变化产生磁阻转矩使其转动转矩使其转动. .特点特点:2.2.永磁式永磁式: :定子定子: :铁心铁心, ,绕绕

6、组组转子转子: :永久磁铁永久磁铁, ,多对极多对极( (与定子与定子磁极对应磁极对应),),极极宽相同。宽相同。3 6 02bm p3.3.混合式混合式: :永磁感应子式永磁感应子式, , 定子具有与磁阻定子具有与磁阻式类似的结构式类似的结构, ,转子具有与永磁式类似的转子具有与永磁式类似的结构。结构。具有磁阻式和永磁式综合特点具有磁阻式和永磁式综合特点, ,即即混合了混合了永磁式和反应式的优点。永磁式和反应式的优点。 永磁式步进一般为两相，转矩和体积较永磁式步进一般为两相，转矩和体积较小，步进角较大，一般为小，步进角较大，一般为7.57.5度度 或或1515度度等。等。 反应式步进一般为三

7、相，步进角一般为反应式步进一般为三相，步进角一般为1.51.5度，但噪声和振动都很大。度，但噪声和振动都很大。 混合式步进多为两相和五相：两相步进混合式步进多为两相和五相：两相步进角一般为角一般为1.81.8度，而五相步进角一般为度，而五相步进角一般为 0.720.72度。这种步进电机的应用最为广泛。度。这种步进电机的应用最为广泛。第二节第二节 磁阻式磁阻式步进电机的工作原理步进电机的工作原理一、磁阻式磁阻式步进电机工作原理：步进电机工作原理： 1. 工作原理工作原理:(1)三相单三拍三相单三拍:转子磁极数转子磁极数4三相单三拍三相单三拍工作原理图工作原理图通电顺序为通电顺序为A-B-C-A。

8、步距角步距角为为30(2)三相单，双六拍：三相单，双六拍：转子磁极数转子磁极数4三相单，双六拍工作原理图三相单，双六拍工作原理图它的通电顺序为它的通电顺序为A-AB-B-BC-C-CA-A，步距角步距角为为15。 由上面的分析可知，同一台步进电机，其通电方由上面的分析可知，同一台步进电机，其通电方式不同，步距角可能不一样式不同，步距角可能不一样，采用单双拍通电采用单双拍通电方式，其步矩角方式，其步矩角 S是单拍或双拍的一半；是单拍或双拍的一半；采用双极通电方式，采用双极通电方式，其稳定性比单极要好。其稳定性比单极要好。若转子齿数增加，可若转子齿数增加，可减少减少步距角步距角。若转子磁极数增加，

9、若转子磁极数增加，如转子磁极数如转子磁极数8，则则步距角步距角减少。减少。2.相关概念：相关概念：(1)步距角步距角:在静转矩的作用下，在静转矩的作用下，转子齿每前转子齿每前进一步在电机圆周上所跨过的距离进一步在电机圆周上所跨过的距离，我，我们用一个角度来表示，叫做步距角。们用一个角度来表示，叫做步距角。(2)拍数拍数(N)：完成完成一个磁场周期性变化所需一个磁场周期性变化所需脉冲数脉冲数或导电状态用或导电状态用N表示，或指电机转表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数。过一个齿距角所需脉冲数。(3) 通电循环：控制绕组各完成一次通电形通电循环：控制绕组各完成一次通电形成一个通电循环，每经过一个

10、通电循环成一个通电循环，每经过一个通电循环（即对应一个（即对应一个2的空间电角度的空间电角度) ，转子齿，转子齿前进一个齿距的距离。前进一个齿距的距离。（4）单：每次改变通电方式只有一个绕组）单：每次改变通电方式只有一个绕组通电。通电。（5）双：每改变一次通电方式有两相绕组）双：每改变一次通电方式有两相绕组同时通电同时通电.（6）三相单三拍）三相单三拍：通电顺序为：通电顺序为A-B-C-A, 如如 果果, 反向即为反向即为A-C-B-A 三相双三拍三相双三拍: AB-BC-CA-AB 步距角都步距角都为为30。 三相单，双六拍三相单，双六拍:A-AB-B-BC-C-CA-A 步距角步距角为为1

11、5。3.实际实际步进电机：步进电机：磁阻式磁阻式四相八极，转子四相八极，转子50个个齿，齿，转子转子齿齿距角距角t =360=3600 / /Zr = 360= 3600 /50=7.2/50=7.20 定子极距定子极距= Zr /8=6*1/4齿齿, ,相邻磁极错开相邻磁极错开1/4齿齿对于步距角的表示通常有两种方式：对于步距角的表示通常有两种方式：(1)用电角度：用电角度：b=2/N 例如：三拍式，例如：三拍式， b= 2/3， 六拍式：六拍式： b= 2/6= /3(2)实际应用中，往往用机械角度来表示：实际应用中，往往用机械角度来表示：3 6 0brZN步进电动机转速为：步进电动机转速

12、为：6060()min360rfsfrnZ N其中，每个定子磁极下的转子齿数为：每个定子磁极下的转子齿数为：12Z rKm pm式中式中m m为相数，为相数，2p2p为一相绕组通电时在气隙为一相绕组通电时在气隙圆围上形成的磁极数，圆围上形成的磁极数，K K为正整数。那么转为正整数。那么转子总的齿数为子总的齿数为12()rZmp Km具体举例：具体举例：一台四相八极反应式步进电动机，转子一台四相八极反应式步进电动机，转子50个个齿，求齿，求N为为4和和8时的步距角：时的步距角： N=4时，时， S=3600/4Zr=1.80 N=8时，时， S=3600 /8Zr=0.90若脉冲频率若脉冲频率f

13、=800(f=800(脉冲脉冲/ /秒秒),N=4(),N=4(整步）整步）转速转速为：为： 若若 N=8（半步）半步）, 则则转速转速n=120(rpm)6060800240)504rfnrpmZ N（电机定子上有电机定子上有m m相励磁绕阻，其轴线分别与相励磁绕阻，其轴线分别与转子齿轴线偏移转子齿轴线偏移1/1/m,2/mm,2/m(m-1)/m,1(m-1)/m,1。并且导电按一定的相序电机就能正反转被并且导电按一定的相序电机就能正反转被控制控制这是步进电机旋转的物理条件。这是步进电机旋转的物理条件。只要符合这一条件我们理论上可以制造任只要符合这一条件我们理论上可以制造任何相的步进电机，

14、出于成本等多方面考虑，何相的步进电机，出于成本等多方面考虑，市场上一般以二、三、四、五相为多。市场上一般以二、三、四、五相为多。 第三节磁阻式第三节磁阻式步进电机的静、动态特性步进电机的静、动态特性1、静态运行特性：、静态运行特性：步进电动机不改变通电情况的运步进电动机不改变通电情况的运行状态称为静态运行。行状态称为静态运行。 失调角失调角 ：电机定子齿与转子齿中电机定子齿与转子齿中心线之间的夹角心线之间的夹角 叫做失调角，用电角度表示。叫做失调角，用电角度表示。 即一个转子即一个转子齿距齿距 电角度电角度3603600 矩角特性矩角特性: :静转矩和失调角之间的特性曲线。静转矩和失调角之间的

15、特性曲线。 静转矩静转矩T T与失调角与失调角 的关系近似为：的关系近似为：T = - C sinT = - C sin 步进电动机的工作过程就是实现失调角为步进电动机的工作过程就是实现失调角为零的过程零的过程. Tsm 稳定平衡点 - 静稳定区2、步进运行状态：当电脉冲频率较低，电、步进运行状态：当电脉冲频率较低，电机转子完成一步之后，下一个脉冲才到来，机转子完成一步之后，下一个脉冲才到来，电机一步一停的转动，这种状态称之为步电机一步一停的转动，这种状态称之为步进运行状态。进运行状态。（1）空载运行情况：如图）空载运行情况：如图相关概念：相关概念：1)静稳定区静稳定区：正在通电的绕组的静稳定

16、区：正在通电的绕组的静稳定区称之为称之为静稳定区静稳定区。 A相通电时，相通电时，- 为静稳定区为静稳定区 2)动稳定区动稳定区：下一个通电绕组的静稳定区：下一个通电绕组的静稳定区称之为动稳定区，如图所示。称之为动稳定区，如图所示。- + s TTTL,L,这样，转子就可以一步一步的沿着原来这样，转子就可以一步一步的沿着原来的方向继续进行，步进电机能够带负载的方向继续进行，步进电机能够带负载作步进运行的最大值作步进运行的最大值T TLmaxLmax即是两相矩角即是两相矩角曲线交点处的电机静转矩。曲线交点处的电机静转矩。 3、连续运行状态：、连续运行状态： 当脉冲的频率当脉冲的频率f增高，前一个

17、脉冲还未结增高，前一个脉冲还未结束，下一个脉冲已经到来，此时，束，下一个脉冲已经到来，此时，步进电动步进电动机已经不是一步一步地转动，而是呈连续运机已经不是一步一步地转动，而是呈连续运转状态，脉冲频率升高，电机转速增加。我转状态，脉冲频率升高，电机转速增加。我们同样可以作出相应的矩频特性（们同样可以作出相应的矩频特性（步进电机步进电机的平均转矩与驱动电源脉冲频率的关系叫做的平均转矩与驱动电源脉冲频率的关系叫做矩矩频频特性特性）。 T f注意：注意：电机绕组是一电机绕组是一电感线圈，具有阻碍电感线圈，具有阻碍电流变化的能力电流变化的能力，使，使得控制绕组的电流来得控制绕组的电流来不及上升到稳态值

18、。不及上升到稳态值。频率越高，电流上升频率越高，电流上升到达的数值也就越小，到达的数值也就越小，因而电机的电磁转矩因而电机的电磁转矩也越小。电机的带载也越小。电机的带载能力就有所下降！能力就有所下降！（1 1）步进电机的静态指标）步进电机的静态指标相数：产生不同对极相数：产生不同对极N N、S S磁场的激磁线圈对数。磁场的激磁线圈对数。常用常用m m表示。表示。定位转矩：电机在不通电状态下，电机转子自定位转矩：电机在不通电状态下，电机转子自身的锁定力矩（由磁场齿形的谐波以及机械误身的锁定力矩（由磁场齿形的谐波以及机械误差造成的）差造成的）静转矩：电机在额定静态电流作用下，电机不静转矩：电机在额

19、定静态电流作用下，电机不作旋转运动时，电机转轴的锁定力矩。此力矩作旋转运动时，电机转轴的锁定力矩。此力矩是衡量电机体积（几何尺寸）的标准，与驱动是衡量电机体积（几何尺寸）的标准，与驱动电压及驱动电源等无关。电压及驱动电源等无关。4、步进电机的技术指标（2）步进电机动态指标：步距角精度：步进电机每转过一个步距角的步距角精度：步进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差。用百分比表示：实际值与理论值的误差。用百分比表示：误差误差/ /步距角步距角* *100%100%。不同拍数其值不同，四拍。不同拍数其值不同，四拍运行时应在运行时应在5%5%之内，八拍运行时应在之内，八拍运行时应在15%15%以

20、内。以内。失步：若步进电机动态转矩小于负载转矩，失步：若步进电机动态转矩小于负载转矩，使电机停止转动，则电机运转时运转的步数，使电机停止转动，则电机运转时运转的步数，不等于理论上的步数不等于理论上的步数, , 称之为失步。称之为失步。失调角：转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度，失调角：转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度，电机运转必存在失调角，由失调角产生的误差，电机运转必存在失调角，由失调角产生的误差，采用细分驱动是不能解决的。采用细分驱动是不能解决的。最大空载起动频率：电机在某种驱动形式、最大空载起动频率：电机在某种驱动形式、电压及额定电流下，在不加负载的情况下，电压及额定电流下，在不加负载的情况下

21、，能够直接起动的最大频率。能够直接起动的最大频率。最大空载的运行频率：电机在某种驱动形最大空载的运行频率：电机在某种驱动形式，电压及额定电流下，电机不带负载的最式，电压及额定电流下，电机不带负载的最高转速频率。高转速频率。运行矩频特性：电机在某种测试条件下测运行矩频特性：电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线称为运得运行中输出力矩与频率关系的曲线称为运行矩频特性。行矩频特性。运行矩频特性是电机诸多动态曲线中最重运行矩频特性是电机诸多动态曲线中最重要的，也是电机选择的根本依据。要的，也是电机选择的根本依据。而动态力矩却不然，电机的动态力矩取决而动态力矩却不然，电机的动态力矩取决于

22、电机运行时的平均电流（而非静态电于电机运行时的平均电流（而非静态电流），平均电流越大，电机输出力矩越大，流），平均电流越大，电机输出力矩越大，即电机的频率特性越硬。即电机的频率特性越硬。其中，曲线其中，曲线3 3电流最大、或电流最大、或电压最高电压最高; ;曲线曲线1 1电流最小、或电压最低，电流最小、或电压最低，曲线与负载的交点为负载的最大速度点。曲线与负载的交点为负载的最大速度点。要使平均电流大，尽可能提高驱动电压，要使平均电流大，尽可能提高驱动电压，采用小电感大电流的电机。采用小电感大电流的电机。如图所示：如图所示：其它特性还有惯频特性、起动频率特性其它特性还有惯频特性、起动频率特性电机

23、的共振点：电机的共振点： 步进电机均有固定的共振区域，步进电机均有固定的共振区域，二、四相混合式步进电机的共振区一般二、四相混合式步进电机的共振区一般在在180-250180-250ppspps之间（步距角之间（步距角1.81.8度）或在度）或在400400ppspps左右（步距角为左右（步距角为0.90.9度）。度）。 电机驱动电压越高，电机电流越大，电机驱动电压越高，电机电流越大，负载越轻，电机体积越小，则共振区向负载越轻，电机体积越小，则共振区向上偏移，为使电机输出转矩大，不失步上偏移，为使电机输出转矩大，不失步和整个系统的噪音降低，一般工作点均和整个系统的噪音降低，一般工作点均应偏移共

24、振区较多应偏移共振区较多 。第四节第四节 混合式混合式步进电机步进电机1 1、特点：、特点： 混合式步进电机与传统的反应式混合式步进电机与传统的反应式步进电机相比，结构上转子加有永磁体，步进电机相比，结构上转子加有永磁体，该电机效率高，电流小，发热低。因永该电机效率高，电流小，发热低。因永磁体的存在，该电机具有较强的反电势，磁体的存在，该电机具有较强的反电势，其自身阻尼作用比较好，使其在运转过其自身阻尼作用比较好，使其在运转过程中比较平稳、噪音低、低频振动小。程中比较平稳、噪音低、低频振动小。 混合式步进电机某种程度上可以看作是混合式步进电机某种程度上可以看作是低速同步电机。一个四相电机可以作

25、四低速同步电机。一个四相电机可以作四相运行，也可以作二相运行。（必须采相运行，也可以作二相运行。（必须采用双极电压驱动），而反应式电机则不用双极电压驱动），而反应式电机则不能如此。例如：四相，八拍运行（能如此。例如：四相，八拍运行（A-AB-A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-AB-BC-C-CD-D-DA-A）完全可以采用二相）完全可以采用二相八拍运行方式八拍运行方式. .不难发现其条件为不难发现其条件为C= ,D= . C= ,D= . 一个二相电机的内部绕组与四相电机完全一致，一个二相电机的内部绕组与四相电机完全一致，小功率电机一般直接接为二相，而功率大一点小功率电机一般直接接为二相

26、，而功率大一点的电机，为了方便使用，灵活改变电机的动态的电机，为了方便使用，灵活改变电机的动态特点，往往将其外部接线为八根引线（四相），特点，往往将其外部接线为八根引线（四相），这样使用时，既可以作四相电机使用，可以作这样使用时，既可以作四相电机使用，可以作二相电机绕组串联或并联使用二相电机绕组串联或并联使用。2 2、分类、分类 混合式步进电机以相数可分为：二相电机、混合式步进电机以相数可分为：二相电机、三相电机、四相电机、五相电机等。三相电机、四相电机、五相电机等。一、驱动控制系统：一、驱动控制系统： 使用、控制步进电机必须由环形脉使用、控制步进电机必须由环形脉冲，功率放大等组成的控制系统，

27、其方框冲，功率放大等组成的控制系统，其方框图如下：图如下：第五节第五节 步进电机驱动电路步进电机驱动电路1 1、脉冲信号的产生：脉冲信号一般由单片、脉冲信号的产生：脉冲信号一般由单片机或机或CPUCPU产生，一般脉冲信号的占空比为产生，一般脉冲信号的占空比为0.3-0.40.3-0.4左右，电机转速越高，占空比则左右，电机转速越高，占空比则越大。越大。2 2、信号分配：绝对式步进电机以二、四相、信号分配：绝对式步进电机以二、四相电机为主，二相电机工作方式有二相四电机为主，二相电机工作方式有二相四拍和二相八拍二种，具体分配如下：二拍和二相八拍二种，具体分配如下：二相四拍为相四拍为 , ,步距角为

28、步距角为1.81.8度；二相八拍度；二相八拍为为 , ,步距角为步距角为0.90.9度。四相电机工作方式度。四相电机工作方式也有二种，四相四拍为也有二种，四相四拍为AB-BC-CD-DA-AB,AB-BC-CD-DA-AB,步距角为步距角为1.81.8度；四相八拍为度；四相八拍为A-AB-B-BC-A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A,(C-CD-D-DA-A,(步距角为步距角为0.90.9度）。度）。3 3、功率放大功率放大是驱动系统最为重要、功率放大功率放大是驱动系统最为重要的部分。步进电机在一定转速下的转矩取的部分。步进电机在一定转速下的转矩取决于它的动态平均电流而非静态电流（而决

29、于它的动态平均电流而非静态电流（而样本上的电流均为静态电流）。平均电流样本上的电流均为静态电流）。平均电流越大电机力矩越大，驱动方式一般有以下越大电机力矩越大，驱动方式一般有以下几种：恒压、恒压串电阻、高低压驱动、几种：恒压、恒压串电阻、高低压驱动、恒流驱动、细分数等。恒流驱动、细分数等。 为尽量提高电机的动态性能，将信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号分配、功率放大组成步进电机的驱动电源。源。单极性驱动单极性驱动（1 1）单电压功放）单电压功放电路：电路：（2 2）高低压切换型功放电路：）高低压切换型功放电路：高压通电，低压高压通电，低压维持。维持。（3）斩

30、波恒流驱动）斩波恒流驱动双极性驱动双极性驱动4.4.微步运行模式微步运行模式 细分运行模式细分运行模式细分运行的原理：是通过改变相邻（细分运行的原理：是通过改变相邻（A A，B B）电流的大小，即相和相绕组中的电流电流的大小，即相和相绕组中的电流的的 比例，以改变合成磁场的夹角，电机旋比例，以改变合成磁场的夹角，电机旋转的位置随之变化，来控制步进电机运转转的位置随之变化，来控制步进电机运转的。的。（一）四海电机电器厂（一）四海电机电器厂SHSH系列二相恒流斩系列二相恒流斩波驱动电源与单片机及电机接线图如下：波驱动电源与单片机及电机接线图如下：说明：说明： CP : CP :接接CPUCPU脉冲

31、信号（负信号，低电脉冲信号（负信号，低电平有效）平有效） OPTO:OPTO:接接CPU+5VCPU+5V二、实际例子：二、实际例子： FREE :脱机，与脱机，与CPU地线相接，驱动电源不地线相接，驱动电源不 工作工作 DIR :方向控制，与方向控制，与CPU地线相接地线相接,电机反转电机反转. VCC :直流电源正端直流电源正端 GND :直流电源负端直流电源负端 A :接红线（电机引出线）接红线（电机引出线） :接绿线接绿线 B :接黄线接黄线 :接蓝线接蓝线 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一经定型，其性能取决于电机的驱动电源（二）（二）德国百格拉公司德国百格拉公司

32、BERGER LAHRBERGER LAHR三相混合三相混合式步进电机式步进电机 百格拉三相混合式步进电机系统把交流百格拉三相混合式步进电机系统把交流伺服原理应用到步进电机系统中，该步伺服原理应用到步进电机系统中，该步进电机吸取五相电机的优点，与其配套进电机吸取五相电机的优点，与其配套的驱动器采用了交流伺服电机驱动器工的驱动器采用了交流伺服电机驱动器工作方式。作方式。 百格拉三相混合式步进电机驱动器如图百格拉三相混合式步进电机驱动器如图PULSE/CW+PULSE/CW-DIR/CCW+DIR/CCW-RESET+RESET-READYREADYRDYTEMPFLTMOT.CURRSTEP1S

33、TEP2CURR.REDPULSE.SYSDC+DC-UVWPELNPEWD3-007信号接口：PULSE+电机输入控制脉冲信号；DIR+电机转动方向控制信号；RESET+复位信号，用于封锁输入信号；READY+报警信号；PULSE-、DIR-、RESET-和READY-短接为公共地；状态指示：RDY灯亮表示驱动器正常工作；TEMP灯亮表示驱动器超温；FLT灯亮表示驱动器故障；功能选择：MOT.CURR设置电机相电流；STEP1、STEP2设置电机每转的步数；PULSE.SYS可设置成“脉冲和方向”控制方式；也可设置成“正转和反转”控制方式；CURR.RED用于设置半流功能；功率接口：DC+和

34、DC-接制动电容 （用户使用时请与代理商联系）；U、V、W接电机动力线，PE是地；L、N接供电电源； PULSE:脉冲信号输入端，每一个脉冲的脉冲信号输入端，每一个脉冲的上升沿使电机转动一步。上升沿使电机转动一步。 DIR:方向信号输入端，如方向信号输入端，如“DIR”为低电平，为低电平，电机按顺时针方向旋转；电机按顺时针方向旋转；“DIR”为高电平为高电平电机按逆时针方向旋转。电机按逆时针方向旋转。 CW:正转信号，每个脉冲使电机正向转动正转信号，每个脉冲使电机正向转动一步。一步。 CCW:反转信号，每个脉冲使电机反向转反转信号，每个脉冲使电机反向转动一步。动一步。 RESET:RESET:

35、复位信号，如复位信号为低电平时复位信号，如复位信号为低电平时, ,输入脉冲信号起作用，如果复位信号为高输入脉冲信号起作用，如果复位信号为高电平时就禁止任何有效的脉冲，输入信号电平时就禁止任何有效的脉冲，输入信号无效，电机无保持扭矩。无效，电机无保持扭矩。 READDY:READDY:输入报警信号输入报警信号,READY,READY是继电器开是继电器开关，当驱动器正常工作时继电器闭关，当驱动器正常工作时继电器闭合，当合，当驱动器工作异常时继电器断开驱动器工作异常时继电器断开 位置23456789ABCDEF电流0.91.01.92.02.5

36、1 1、MOT.CURRMOT.CURR：设置输出相电流：设置输出相电流 为了驱动不同扭矩的步进电机，可用旋转拨段为了驱动不同扭矩的步进电机，可用旋转拨段开关来设置驱动器的输出电流（有效值），各开开关来设置驱动器的输出电流（有效值），各开关位置对应的输出电流有效值如表关位置对应的输出电流有效值如表 STEP1状态OFFONOFFONSTEP2状态OFFOFFONON步数/转50010005000100002 2、STEP1STEP1、STEP2STEP2：设置电机每转步数：设置电机每转步数( (细分细分) ) 驱动器可将电机的步数设置为驱动器可将电机的步数设置为500500、10001000、

37、50005000、1000010000步。步。 3、CURR.RED：设定半流功能：设定半流功能 4 4、PULE.SYSPULE.SYS：控制方式选择：控制方式选择拨码开关（拨码开关（PULSE.SYSPULSE.SYS）可设置成两种控制）可设置成两种控制方式：方式： 当设置成当设置成“OFF”OFF”时，为时，为“脉冲和方向脉冲和方向”控制方式；控制方式； 当设置成当设置成“ON”ON”时，为时，为“正转和反转正转和反转”控制方式。控制方式。 U、V、W、PE：驱动器和电机间连接：驱动器和电机间连接 L、N、PE：驱动器电源：驱动器电源 第六节第六节 步进电机的选择步进电机的选择一、步进电

38、机的选择一、步进电机的选择 步进电机可根据步距角、静转矩、及电流步进电机可根据步距角、静转矩、及电流三大要素，确定步进电机的型号。三大要素，确定步进电机的型号。1 1、步距角的选择、步距角的选择: :电机的步距角取决于负载精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。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目前市场上步进电机的步距角一般有0.360.36度度/0.72/0.72度（

39、五相电机）、度（五相电机）、0.90.9度度/1.8/1.8度（二、四度（二、四相电机）、相电机）、1.51.5度度/3/3度度 （三相电机）等。（三相电机）等。2、静力矩的选择、静力矩的选择: :步进电机的动态力矩很难步进电机的动态力矩很难确定，我们往往先确定电机的静力矩。静力确定，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。直接起动时分为惯性负载和摩擦负载二种。直接起动时（一般由低速）时二种负载均要考虑，加速（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，恒速运行只要考起动时主要考虑惯

40、性负载，恒速运行只要考虑摩擦负载。通常，静力矩应为摩擦负载的虑摩擦负载。通常，静力矩应为摩擦负载的2-32-3倍内，静力矩一旦选定，电机的机座及长倍内，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）度便能确定下来（几何尺寸）3 3、电流的选择、电流的选择 静力矩一样的电机，由于电流静力矩一样的电机，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，判断电机的电依据矩频特性曲线图，判断电机的电流（参考驱动电源、流（参考驱动电源、及驱动电压）。及驱动电压）。选择电机遵循以下选择电机遵循以下步骤：步骤： 4 4、力矩与功率换算、力矩与功率换算 步进

41、电机一般在较大范围内调速使用、其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，力矩与功率是变化的，一般只用力矩来衡量，力矩与功率换算如下：功率换算如下： P= P= T, =2T, =2n/60n/60 P=2nT P=2nT/60/60 其其P P为功率单位为瓦，为功率单位为瓦，为角速度为角速度( (弧度弧度/ /秒秒) )，n n为转速为转速( (转转/ /秒秒) )，T T为力矩为力矩( (牛顿牛顿米米) ) P=2fTP=2fT/400(/400(半步工作）半步工作） 其中其中f f为脉冲数为脉冲数/ /秒（简称秒（简称PPS)PPS)二、应用实例二、应用实例：

42、1.1.光电阅读机光电阅读机: :2.2.软盘驱软盘驱动系统动系统: :3.3.数控铣床数控铣床: :三、步进电机和交流伺服电机性能比较三、步进电机和交流伺服电机性能比较 步进电机是一种离散运动的装置，在目前步进电机是一种离散运动的装置，在目前国内步进电机的应用十分广泛。随着全国内步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统电机也越来越多地应用于数字控制系统中。运动控制系统中大多采用步进电机中。运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。对二者的使用性能作一比较。机。对二者的使用性能作一比较。1.控制精度不同控制精度不同 两相混合式步进电机步距角一般为两相混合式步进电机步距角一般为3.63.6、 1.81.8，五相混合式步进电机步距角一般，五相混合式步进电机步距角一般为为0.72 0.72 、