步进电机细分控制原理

1、步进电机细分控制原理时间：2011-11-24来源：作者:关键字：步进电机控制原理步进电机控制已经蕴含了细分的原理。电机内部磁场每旋转一个圆周，步进电机前进一整个步距角。若四相步进电机按Af Bf Cf D fA的顺序轮流通电，即整步工作,磁场分四拍旋转,每次电流换向，步进电机将前进整步距角的 1/4。而按A f AB fB f BCf Cf CD f DfDAf A的顺序轮流通电，即半步工作，每次电流换向，步进电机将前进整步距角的 1/8。但是，如果半步工作状态下每拍前进的角度超过控制精度要求，则需要对步距角进行更进一步的细分。我们知道，电磁力的大小跟绕组通电电流的大小是相关的。当通电相的电

2、流不马上到达峰值，而断电相的电流也不立即降为零时，电机内部磁场为上两相电流共同合成，而产生的磁场合力，会使转子有一个新的平衡位置，这个新的平衡位置在原步距角的范围内。也就是说，如果绕组电流的波形不再是一个近似方波，而是分成N个阶梯的近似阶梯波，则电流每升或者降一个阶梯时转子转动一小步。当转子按照这个规律转过N小步时，实际相当于它转过一个步距角。这种将一个步距角分成若干小步的驱动方法，称为细分驱动。如图3: T1是一个高频开关管。T2管的发射极接一个电流取样小电阻 R。比较器一端接给定电压 uc，另一端接R上的压降。控 制脉冲ui为低电平时，T1和T2均截止。当ui为高电平时，T1和T2均导通，

3、电源向电机供电。由于绕组电感的作用，R上电压逐渐升 高，当超过给定电压uc，比较器输出低电平，与门因此输出低电平，T1截止，电源被切断，绕组电感放电。当取样电阻上的电压小于给定电压时，比较器又输出高电平，与门输出高电平T1又导通，电源又开始向绕组供电，这样反复循环，直到ui又为低电平。因此：T2每导通一次，T1导通多次，绕组的电流波形为锯齿形 如图4所示，在T2导通的时间里电源是脉冲式供电 （图4中ua波形），所以提高了电源效率，而且还能有效抑制共振。ftS 3新液动电腐圈步进电机细分原理（雕刻机）2010-03-12 13:05:51|分类：学生作品|标签：|举报|字号大中小订阅雕刻机的X、

4、Y、Z轴分别采用步进电机驱动,在网上购买等了四天终于到了，57两相步进电机，1.5A, 24V结构尺寸如下图610tSHHCA外形尺寸单位：Itm电机性能参数3.52VW朝數2O.X (1+UR) Q 户目2.5X l+2O%)d/*L12. 龙血齢电经 it M -5(-0. IXJISOig.al?rs #4眄S57EWOi$e-01A n Hoc 09,11.28*11 L* I V57BYGH56-401AyQFH.57.019 t t E1 t1 *LOjJ1:1* |E这里说说步进电机的细分原理细分的基本概念：步进电机通过细分驱动器的驱动，其步距角变小。如驱动器工作在10细分状态时

5、，其步距角只为 固定步距角”的十分之一，也就是：当驱动器工作在不细分的 整步状态时，控制系统每发一个步进脉冲，电机转动1.8 ;而用细分驱动器工作在 10细分状态时，电机只转动0.18度。细分功能完全是由驱动器靠精度控制电机的相电流所产生的， 于电机无关。为两相步进电机的工作原理示意图，它有 2个绕组A和B。当一个绕组通 电后，其定子磁极产生磁场，将转子吸合到此磁极处。IMBZB图2 4细份时电机b B线圈电盘在不同角度的分配比例若绕组在控制脉冲的作用下，通电方向顺序按照：这四个状态周而复始进行变化，电机可顺时针转动；控制脉冲每作用一次，通电 方向就变化一次，使电机转动一步，即 90度。4个脉

6、冲，电机转动一圈。细分驱动器的原理是通过改变 A, B相电流的大小，以改变合成磁场的夹角，从 而可将一个步距角细分为多步。当 A、B相绕组同时通电时，转子将停在 A、B 相磁极中间，如图1 (b),( d)所示。若通电方向顺序按照：这8个状态周而复始进行变化，电机顺时针转动；电机每转动一步，为 45度，8 个脉冲电机转一周。与通电顺序(1)相比，它的步距角小了一半。为了保证电机输出的力矩均匀，A、B相线圈电流的大小也要调整，使 A、B相产 生的合力在每个位置相同。图2所示为电机四细分时，A、B相线圈电流的比例。A、B相线圈电流大小与转角关系如图 3所示。图2 4细分时电机A、B线圈电流在不同角

7、度的分配比例从图3中可以看出，步进电机的相电流是按正弦函数（如虚线所示）分布的；细 分数越大，相电流越接近正弦曲线。2.步进电机细分与电机运动平稳性的关系被测步进电机步距角为1.8度，即无细分时每转200步。试验时，将步进电机转 速都设为2 r/s ;电机2细分时，电机每转400步，每步周期为1.25ms；电机8 细分时，电机每转1600步，每步周期为0.3125ms；电机64细分时，电机每转 12800步，每步周期为0.0391ms。步进电机2细分时，电流波形台阶均匀，且电流脉动值很大，其最大值是最大电流的70.7 %;步进电机8细分时，电流波形台阶明显，但电流脉动值较小， 其最大值是最大电

8、流的19.5 %;步进电机64细分时，电流波形较平滑，电流波 形已很难分辨分别出台阶的个数，最大电流脉动值仅为最大电流的 2.45 %。由电磁感应定理知，步进电机输出力矩和电机线圈的电流成正比，及：T = KT X i式中KT为电机力矩常数，它与电机结构、材料、线圈长度等因素有关。由此公式就很容易理解：步进电机细分数越高，电机运转越平稳；步进电机细分 数越小，电机运转时振动越大。因为细分数高时，电流曲线光滑，所以电机输出 力矩也就波动小连续、电机运行就平稳；电机细分数小，电机电流脉动就大，其 输出力矩脉动就大，因而造成电机较大的振动，该振动并产生噪音乃至其它部件 的谐振噪音。3.结论步进电机细分驱动电路不但可以提高工作平台的运动平稳性， 而且可以有效 地提高工作平台的定位精