机械电子方向专业课程设计-机电传动单向数控平台

目录

一、设计任务........................................................1

1.1、设计任务及意义...............................................1

1.2、设计任务明细.................................................2

二、总体方案设计....................................................3

2.1设计的基本依据...............................................3

2.2可行性方案的比较..............................................3

2.3总体方案的确定...............................................6

三、机械传动系统的设计..............................................7

3.1机械传动装置的组成及原理.....................................7

3.2主要部件的结构设计计算.......................................7

3.2.1导轨的选择...............................................8

3.2.2同步皮带的设计计算......................................8

323步进电机选型...........................................10

3.2.4轴承的选择与校核.......................................15

3.2.5键的选择与校核.........................................17

四、电气控制系统设计.................................................17

4.1、方案设计....................................................18

4.2、硬件选型....................................................19

4.2.1驱动器的选择...........................................19

4.2.2编码器的选择...........................................21

4.2.3PLC选型................................................22

4.3、电机的控制..................................................22

4.4、速度精度要求................................................24

4.5、程序流程图：................................................25

4.5.1主程序.................................................25

4.5.2子程序.................................................26

五、结束语...........................................................27

一、设计任务

1.1、设计任务及意义

通过课程设计培养学生综合运用所学知识和技能、提高分析和解决实际问题

能力的一个重要环节，专业课程设计是建立在专业基础课和专业方向课的基础上

的，是学生根据所学课程进行的工程基本训练，课程设计的目的在于：

（1）培养学生综合运用所学的基础理论和专业知识，独立进行机电控制系

统（产品）的初步设计工作，并结合设计或试验研究课题进一步巩固和扩大知识领

域。

（2）培养学生搜集、阅读和综合分析参考资料，运用各种标准和工具书籍

以及编写技术文件的能力，提高计算、绘图等基本技能。

（3）培养学生掌握机电产品设计的一般程序和方法，进行工程师基本素质

的训练。

（4）树立正确的设计思想及严肃认真的工作作风。

1.2、设计任务明细

1、设计内容为机电控制系统（典型机电产品）设计，其主要内容包括：1）

机械传动结构设计；2）电气测控系统；设计内容必须包括实现一路速度或位置

控制，控制精度要求：位置精度0.05mm（仅限链传动）,0.005mm,0.001mm,速度

精度±0.5%,±0.05%。

课程设计题目：机电传动单向数控平台设计

（1）电机驱动方式：步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机；

（2）机械传动方式：螺旋丝杆、滚珠丝杆、同步皮带、链传动等；

（3）电气控制方式：单片微机控制、PLC控制；

（4）功能控制要求：速度控制、位置控制；

（5）主要设计参数：

单向工作行程——1500.1200mm；

移动负载质量——100.50kg；

负载移动附加阻力——100、500N；

移动速度控制---6、9、18m/min；

设计加（减）速度2〜3m/s2

2、课程设计的基本要求：

（1）方案设计：根据课程设计任务的要求，在搜集、归纳、分析资料的基

础上，明确系统的主要功能，确定实现系统主要功能的原理方案，并对各种方案

进行分析和评价，进行方案选优。

（2）总体设计：针对具体的原理方案，通过对动力和总体参数的选择和计

算，进行总体设计，最后给出机械系统的控制原理图、装配图（A2一张）及主

要部件图（A3一张）。

（3）根据控制功能要求，完成电气控制设计，给处电气控制电路原理图（A2

或A3图一张）。

二、总体方案设计

2.1设计的基本依据

机电传动单向数控平台是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电

动机及拖动控制、检测等技术为一体的自动化设备。其基本组成包括机械传动装

置和电气控制系统，本次设计主要就是围绕这两个方面进行的。

2.2可行性方案的比较

采用闭环或半闭环方案的比较（精度、响应速度、可靠性、便捷性、经济

性）

（1）电机驱动方式的选择。

伺服电机与步进电机在控制系统应用中均使用广泛，两者在驱动控制方式上

也相似，均为脉冲与方向信号来控制，步进电机的控制方式为开环或半闭环控制,

伺服驱动系统为闭环控制，控制精度更高，但系统结构也较步进电机复杂。步进

电机完全可以满足本次设计所要求的控制精度以及响应速度，故选择步进电机较

为合适。

步进电机又称脉冲电机。它是将电脉冲信号转换成机械角位移的执行元件。

每当输入一个电脉冲时，转子就转过一个相应的步距角。转子角位移的大小及转

速分别与输入的电脉冲数及频率成正比，并在时间上与输入脉冲同步。只要控制

输入电脉冲的数量、频率以及电机绕组通电相序即可获得所需的转角、转速及转

向。步进电机是一个可以进行数字一角度转换的元件，也是一个实用能力很强的

串行数一模转换器。步进电机是一种过程控制的:丸行结构。通常也是仪表器件，

数控车床中常用的运行控制元件。步进电机能够步进的最根本原因是应为步进电

机特殊的机械结构一一错齿。通过错齿这一结构，能够让步进电机在各大领域的

精确定位系统中广泛应用。

步进电机主要性能特点：

①步进电机的位移的控制精度为其步进角的3%-5%,并且无累积误差；

②步进电机的工作温度较高，而其允许温度取决于磁性材料的退磁点；

③步进电机的力矩会随着电机转速的升高急速下降：

④在高速旋转的情况下，步进电机步进命令启动困难。

步进电机具有其自身的特色和优点，归纳起来有：

①控制方便，步进电机是以“步”为单位进行旋转，数字征较为明显，伺服

控制器可以直接利用驱动脉冲信号的控制进行开环控制；

②控制系统不必进行数模转换，可以直接接收数字信号，使用方便；

③位移量与输入脉冲信号数成正比，且相对应，误差不长期积累，控制系统

组成灵活，可成为开环控制系统，也可以组成闭环控制系统；

④无电刷，步进电动机本体零件少，可靠性较高，并且电机的寿命仅取决于

轴承的寿命。

⑤电机易起停、正反转及变速，响应时间短；

⑥停止时，拥有自锁功能；

⑦步距角选择范围宽，选择范围为几I•角分至180度。般在小步距情况下，

可以在超低速的情况下以高转矩运行，因而可不接减速器，从而直接驱动负载工

作；

⑧速度拥有较宽范围的平滑调节。用一台控制器可以同时控制几台步进电

机，并可使它们完全同步运行；

⑨整机结构组成简单，传统电机的机械速度和位置控制器结构比较复杂，位

置调整困难。步进电机能够使得整机的结构变得简单和紧凑。使得整个控制系统

简单廉价；

⑩步进电机的过载性好，其转速受负载影响较小，所以步进电机一般使用在

对速度和位置较为严格要求的场合。

（2）机械传动方式的选择。

有多种机械传动方式可供选择，包括滚珠丝杆、同步皮带、链传动等。每种

方式各有其优缺点，本设计采用同步带传动。

同步带传动是由一根内周表面设有等间距齿形的环行带及具有相应吻合的

轮所组成。

它综合了带传动、链传动和齿轮传动各自的优点。转动时，通过带齿与轮的

齿槽相啮合来传递动力。传输用同步带传动具有准确的传动比，无滑差，可获

得恒定的速比，传动平稳，能吸振，噪音小，传动比范围大，一般可达1:10。

允许线速度可达50M/S,传递功率从几瓦到百千瓦。传动效率高，一般可达

98%,结构紧凑，适宜于多轴传动，不需润滑，无污染，因此可在不允许有污染

和工作环境较为恶劣的场所下正常工作。

传输产品广泛用于纺织、机床、烟草、通讯电缆、轻工、化工、冶金、仪表

仪器、食品、矿山、石油、汽车等各行业各种类型的机械传动中。

特点：

①传动准确，工作时无滑动，具有恒定的传动比；

②传动平稳，具有缓冲、减振能力，噪声低；

③传动效率高，可达0.98,节能效果明显；

④维护保养方便，不需润滑，维护费用低；

⑤速比范围大，-•般可达10,线速度可达50m/s,具有较大的功率传递范围,

可达儿瓦到几百千瓦；

⑥可用于长距离传动，中心距可达10m以上。

⑦相对于V型带传送，预紧力较小，轴和轴承上所受载荷小；

导轨是机床的关键部件之一。其性能好坏将直接影响机床的加工精度、承载

能力和使用寿命。导轨设计应满足：导向精度、耐磨性、低速运动平稳性、刚度、

结构简单、工艺性好、便于间隙调整、具有良好的润滑和防护等要求。由于工作

台的运动部件重量和工作载荷不大，故选用直线导轨副，从而减小工作台的摩擦

系数，提高运动平稳性。

导轨副的选用决定选用矩形直线滑动导轨副，它具有摩擦系数小、不易爬

行、传动效率高、结构紧凑、安装预紧方便等优点。

(3)电气控制方式的选择。

电气控制方式PLC控制。

特点：

①可靠性高。由干PLC大都采用单片微型干算机，因而集成度高，再加上

相应的保护电路及自诊断功能，提高了系统的可靠性。

②编程容易。PLC的编程多采用继电器控制梯形图及命令语句，其数量比微

型机指令要少得多。由于梯形图形象而简单，因此容易掌握、使用方便，甚至不

需要计算机专业知识，就可进行编程。

③组态灵活。由于PLC采用积木式结构，用户只需要简单地组合，便可灵

活地改变控制系统的功能和规模，因此，可适用于任何控制系统。

④输入/输出功能模块齐全。PLC的最大优点之一，是针对不同的现场信号

(如直流或交流、开关量、数字量或模拟量、电压或电流等)，均有相应的模板可

与工业现场的器件(如按钮、开关、传感电流变送器、电机启动器或控制阀等)

直接连接，并通过总线与CPU主板连接。

⑤安装方便。与计算机系统相比，PLC的安装既不需要专用机房，也不需要

严格的屏蔽措施。使用时只需把检测器件与执行机构和PLC的I/O接口端子正确

连接，便可正常工作。

⑥运行速度快。由于PLC的控制是由程序挖制执行的，因而不论其可靠性

还是运行速度，都是继电器逻辑控制无法相比的。

2.3总体方案的确定

综上所述，总体方案及参数初步设置如下：

(1)电机驱动方式：步进电机

(2)机械传动方式：同步带

(3)电气控制方式：PLC

(4)功能控制要求：速度控制

(5)主要设计参数：

单向工作行程——Is=1800m/?z；

移动负载质量----负载加=5()依；

负载移动附加阻力一一100N；

移动速度控制----v=9〃?/min；

工作台重量---〃?2=30kg

三、机械传动系统的设计

3.1机械传动装置的组成及原理

1一一步进电机；2一一行星减速器；3一—联轴器；4,7一一滚子轴承；5,10一一同步带

轮

6---直线滑动导轨；8----工作平台；9----同步皮带；11----光电轴编码器

PLC通过驱动器控制步进电机的转速，步进电机驱动联轴器，从而驱动同步

带轮。数控平台固定在同步带上，并通过导轨导向，随滚同步带的运动而单向往

返运动。

3.2主要部件的结构设计计算

计算及说明结果

3.2.1导轨的选择

作用在滑块上的力

A=784N

F'L=(m\+m2)xg=784NIRg=9.8/z?/s2

单个滑块受力

F=196/V

F=—=—=196/V

44

导轨寿命

7；=8x300x8=1920(*

T=19200h

每分钟往返次数

/?=—=—^—=2.5

2/.v2x1.877=2.5

行程长度寿命为:

2Thl$n2x19200x60x1800x2”，…八八

Ts=-----=-----------------------=8294400〃=8294.4.T、=8294.4km

10001000

则

加予G)3

Ts=k(

加F

则动载荷k=50

/H=1

网前人」96xU8249.4/50xL5_1994347N

Ca/T=1

1x1x0.81

九=0.81

查手册可选用HGH20CA导轨。/w=1.5

Ca=1994.347N

4-Mxl

型号HGH20CA

3.2.2同步皮带的设计计算

(1)传递的功率为

取工作台与导轨间的摩擦系数为f=0.15

电机频繁正反转，Kt应增加10%

.加2W

Pm=Fv=(f+(〃0+，m)gx/z)xv=(100+(50+30)x9.8x0.15)x9/60=32

=1.IxK,xF〃=l.1x1.7x32.64=61.04W

Pd=0.06104Z:VV

(2)选定带型和节距：

主动轮转速〃]:初选电机转速为150r7min

从动轮转速&：从带轮直径等于主带轮直径，故其转速为

150r/mino

根据《和々，查图3-27选取L型同步带。查表3-7得节距凡

=9.525mmo

Pb=9.525mm

(3)小带轮齿数：查表3・8可得Zmm=12.因为故取Z]

=19

(4)小带轮节圆直径4Zj=19

d1=zi/n=9.525x18/冗=57.29〃〃〃

(5)大带轮齿数Z?=57.29mm

z2=izx=1x19=19

(6)大带轮节圆直径4Z2=19

di=phzi/兀=9.525x18/n=57.29mm

(7)验算带速

d2=57.29mm

v=nJmi/(60xl000)=Jix57.29x150/60000=0.4%?/5

0.45m/s<40m/s,合格

(8)初定轴间距a：由于工作台单向形成为1200mm,故取

a=l900mmo

(9)同步带节线长度a=1400mm

LP=2a+n(Ji+J2)/2=2xl900+nx57.29x2/2=3980〃〃〃

查国标GB11616-89,选取长度代号为1600的L型同步带，其节线长

L=4064mmL=4064mm

(10)实际轴间距长度代号1600

4。=\2L+2L-九(小+J2)]/8=[2x4046+2x4046-n(57.29x2)]/8

小)=1978m

=1978即

(ID校验小带轮啮合齿数

zm=^/(zi/2)=19/2=10>6合格

(12)确定同步带宽

查表3-10,Fn=244.46/V,=0.095攵g/加，Ao=25.4m〃z

基准额定功率为：

”(Fn-mv2)v(244.46-0.095x0.432)x0.43

--------------------=-0-.-1-0-5--A-W---------

1000-1000

则bs=Ao(—=25.4x(°，—严工15.78nvn取K：=1

K：P。0.105

查国标GB11616-89,选取宽度代号为075的L型同步带，其带宽

/?=19.\mm

Fb=81N

(13)验算工作能力

2-3

P=KzK.Tlt--mvvxlO

bso_

其中Kw=(bs/Z?vo)L,4,故

P=[1x(19.1/25.4)'14x244.46-(19.1/25.4)x0.095X0.432]X0.43X10-3

=0.076ZW

所设计同步带符合要求B=26mm

选择A型带轮宽度为B=26mm。

3.2.3步进电机选型

(1)初选驱动器

根据位置精度要求为0.005mm,则3=0.0(后即

其中步距角。取1.2°

则求得传动比

.、ecd\1.2c57.29…八

I>---x2nx——=----x2冗x-------=120

3602b3602x0.005

由于步进电机配套的驱动器具有细分功能，因此即使在电机与主

动带轮之间选用减速器，其减速比可以适当的较小一些，同时为了折

算到电机主轴上的转动惯量小一些，减速比又不能过小，因此，驱动

器初步选取的细分数为10,而减速器的减速比为20,既总共的减速减速器

比为ZCE85

z=200

(2)初选减速器

其中减速器选择单极的精密行星减速器ZCE85,减速比为20,转

动惯量为0.45xlO.〃/

ZCE85精密行星减速机参数

sRSJt单级双级

减送比0345710121620252835405070

短走燧出力走T

60.088.095066.040.098.098.098.0105.098.0105.098.0105.075.0

2N(Nm)

量也出力回

120.0176.0190.0132.080.0196.0196.0196.0210.0196.0210.0196.0210.0150.0

2NOT(NM)

动怪星J1

0.720.520.450.410.350.720.520.450.450.410.410.350.350.35

(Kgctr^)

(2)初选联轴器

由于减速器的输入端只需步进电机的伸出轴直接配合，故只有减速器

的输出轴和主动带轮轴之间需要联轴器

减速器的伸出轴直径为中16mm,根据国标GB/T5843-2003,初步选取

刚性凸缘联轴器GY2,其转动惯量为L5xl0"g.加

联轴器

GY2

EB3(；YH0有对中环。爆联输器

豪1单位为啜东

■孔长度/・

公林1♦建许用R建第孔K役里.ts

*号0D,6s

T,/(V•«)4、4YSJl方(kg-ml*kg

12

3227

GY114

GYS!261200)168c30264260.00081.16

GYHI

184230

19

18

18«230

GYU19

GYS?631000)20904。Z8446Q.VO!S\.n

GYH2

225238

24

256244—j

20

5238

GY322

J

GYS3112950C24loo,,0.82S2.38

GYH3

6244

十_______

图1GY型凸缘联轴器

(4)等效转动惯量的折算

取主动带轮的质量加=2&g,折算到电动机轴上的转动惯量为：

1.dy1r,57.29x10-3

-xwx(―)--x2x(---------------------)-

Ji=2xZ——产—=2xZ--------翼------=().4]X](尸砥加2

工作平台和负载折算到电动机轴上的转动惯量为：

12242

Ji=mr/i=80x(57.2,1。3/2o=1.64x10^.m

减速器输入轴端折算到电机轴上的转动惯量为：

人=0.45x10%.〃/

联轴器折算到电动机轴上的转动惯量为：

JJ1.5x10ifk-5»2

JA=—=-----——=0.38xlOks-m

i22()2

因此，折算到电动机主动轴上的总转动惯量为：

Je

5-4-4-5

J.=JI+j2+J3+j4=0.41xl(r+1.64xl0+0.45xl0+0.38xl0=2.17xlOVg”?

=2.17x10-4依•加2

(5)初选步进电机型号

根据步距角和转动惯量，初步选择雷赛公司的86mm系列的三相

反应式步进电机，其型号为863S42,其转子转动惯量为

Jm=2.5x\0'4kg-m2其伸出轴直径为014mm

j。］f~\一，

且1/4<7=”m-4=887V1,经济且初步满足要求三相步进电机

Jm2.5xlO

863S42

机身快娓薮定电淡99

工号电&唱(0)电星侑(mH)

l(n*n)(NN)⑷(卬<自(珀)费动■

863s22732050092813203DM580

863S421054.05.01354525323DM580

防3368H1276835452033403DM2283

W3S12OE156123234183345230Mz283

(6)步进电机校核检验

步进电机的空载启动转矩应该大于步进电动机的名义启动转矩,

即：

Mkq«Mmq=AMjmax

步进电动机需要的启动转矩：

Mkq=Mka+77+Mo

欣，=0.825淅

其中，为空载启动运动部件由静止升速到最大速度所需转矩,

乃为空载时折算到电机轴上的摩擦力矩，加。为同步带预紧折算到电

机轴上的附加摩擦力矩。

①加速转矩：

其中，，为各部件折算到电机轴上转动惯量，

44

J=Je+Jm=2x10+2.5x10~=4.5x,取加速度

71=0.064M/7

a=2.5m/s2,则原式：

25

Mk=4.5x10-4x…二----x20=0.825M“

空Zxi(尸

2

②摩擦力矩

T小

27

其中，〃为未预紧前系统的总效率，取同步皮带传动效率为0.98,

减速器的传动效率为0.95,则总的效率V=S93

原式为

5457x1(尸

TL=--------x30x9.8x0.15=0.064Nm

2x0.93x20

③附加摩擦力矩“0=0.28x103”〃

Mo=—FO(I-77O2)

2加

其中，R)为同步皮带的预紧力，为87N,为加入预紧力后的

系统的效率，取为0.9

则原式为：

Mo=""xK)'87x(1-OB)=0.28x1(尸Nm

2x0.93x20

则总转矩为：

欣尸().89丽

Mkq=Mka4-7/.+Mo=0.825+0.064+0.28xlO'3«0.89Nm

Mkc<Mmq

名义转矩

Mmq=A.Mjmax=0.5X8=4N/TI

Mkq=0.89M"<Mmq

故最大静转矩符合启动要求

（7）校核正常运行时电机转矩是否符合要求

因为随着电机转速的上升，其力矩会下降，因此需要校核稳定运

行时电机的转矩是否足够。以下是863s42电机的矩频特性曲线

当系统以9m/min运行时，电机的转速为:

609x20

X——=------------------X---—-------=----1000/7min

2兀“57.29x1032n

60--60x

2

当稳定运行时，电机的负载力矩约为O.1AE,从图中可以看出当

电机转速在1000r/min时，转矩为因此符合要求。

（8）联轴器的校核

联轴器与减速器的输出端和主动带轮相连接，将工作平台和负载

折算到主动轴上的转动惯量为：

,（父八（54.57'10-3丫

Ji=wl—I=80x1---------I=0.06kgm

两个皮带轮折算到主动轴上的转动惯量为:

J2=2xgxmx(?)2=2xgx2x(54.5；10_]4QXjg'kgrn?

启动加速力矩为：

M=(Ji+./2)x-=(0.06+1.49X10-3)x---------―=5.625N・m刚性联轴器

rK)54.57x10-3/2GY2

其值小于GY2的公称转矩，故联轴器选用合格

3.2.4轴承的选择与校核

(1)主动轴轴承

第一对轴承安装在主动带轮两端

由于所受轴向力很小，根据减速器输出轴径，故可以初步选用深

沟球轴承6204,其尺寸为25x47x14mm,C=8.42A7V,Cor=5A5KN

P=XE+YFa

X,Y分别为径向动载荷系数和轴向动载荷系数

其中轴向力很小,取Y=0

径向力由功率平衡可得：

/>=/>；/v=61.04/0.15=406.67N

支反力为

F八=Fr2=—=406.67/2=203.3N

2

取动载荷系数4=1.1,则原式：

P=fdFr\=l.lx203.3=223.67N

校核寿命

小史咨丫

60〃1P)

取温度系数力=1,转速〃=5(h7min,£=3,带入可得：

心=1778245的

深沟球轴承

Lh=1Q6x(1x842。]=]778245汕〉19200/z6204

60x50I223.67)

25x47x14

故轴承寿命符合要求

(2)从动轮轴承

同理第二对轴承安装在从动带轮轴上，其轴承符合要求

3.2.5键的选择与校核

轴径迷键特

宽度b极限信看深度

较紧半径r

较松连接一般连接轴52tl

dbxhL布检t

釉和毂公圣极限公小极限

毂D10轴N9毂JS9最小最大

P9尺寸倒差尺寸偏差

6〜82X26-20-0.025-0.060-0.001-0.0061.21

±0.0125

>8-103X36-360♦0.020-0.029-0.0311.81.40.080.16

>10-124X48-452.51.S

-0.030*0.0780-0.012-0.1-0.1

>12〜175X510〜56±0.0153.02.3

0-0.030-0.030-0.0420

>17〜226X614〜703.52.80.160.25

>22-308X718-90-0.036-0.09S0-0.0154.03.3

±0.018

>30-3810X822-1100+0.040-0.036-0.0515.03.3

（1）联轴器和小带轮之间的键

根据轴径d=①16mm，选用5x5x25

应满足强度条件•：

40007'rn

G-=<[crp]

Phid

其中7为转矩，T=4.5Nm；〃为键高，h=5mm；/为键的工作A型平键

长度，/=£-6=25-5=20mm；d为轴径，d=16mm5x5x25

带入可得：

5=--------=H.25MPa<[o}>]=lOOMPa,故满足要求

5x20x16

（2）主动带轮和主动轴之间的键

根据轴径和带轮宽度8=26mm,选用5x5x21nun

应满足强度条件：

4003〃】

oi>=<[oi>]

hidA型平键

其中7为转矩，7=4.5M〃；〃为键高，h=5mni；/为键的工作5x5x21

长度，I=L-b=21-5=\6mm；d为轴径，d=16mm

带入可得：

4000x4.5

5二-------------------\4MPa<[oi，]=\00MPa故满足要求

5x16x16f

（3）从动轮和轴之间的键

从动带轮和从动轴之间的键，同理选用5x5x21〃w?,校核如上,

满足要求

四、电气控制系统设计

4.1、方案设计

电气控制系统主要由PLC完成。主要过程为PLC为步进电机的驱动器发送

PTO,即为占空比为50%的、周期可变的一系列肽冲，再去控制步进电机。步进

电机在驱动器的控制之下，实现加速、匀速、减速的过程，在工作行程的两端不

断往返运动。另外，在控制系统中有速度的监控，其主要通过安装在主动轴上的

增量式轴编码器实现。轴编码器通过记录带轮的实际转速即工作台的实际运动速

度，反馈给PLC,PLC内部程序通过换算与电机的速度对比，检测其速度精度是

否满足要求，设置有报警装置。

电气控制原理图：

驱动器

环形分配器

步进电机必须按照一定的励磁方式才能正常工作，环形分配器正是用于确定

电机的励磁方式的，即把数控装置送来的指令脉汨按照一定的顺序和分配方式分

配给各相绕组，使其按着耍求的时间和顺序通、断电，因此它也被称作脉冲分配

器。

步进电动机的脉冲分配可以由硬件和软件两种方法来实现。硬件环形分配器

需要根据步进电动机的相数和要求的通电方式而没计专门的电路。

功率放大器

从环形分配器输出的电流很小，而步进电机的额定电流为几百毫安到几十安

培，所以必须接功率放大器。功率放大器由前置放大和大功率驱动两部分组成，

前者用于推动大功率器件而设置，一般反相器、射极跟随器等构成；后者都为大

功率器件，按电路主要划分为单电压电路、双电压电路、恒流斩波电路、调频调

压电路、细分电路等，是步进电机驱动电路中最重要的部分。

驱动器

驱动器简单来说就是环形分配器和功率放大器的结合，将控制器发来的冰冲

分配并放大送到步进电机里控制步进电机的运转。同时驱动器一般带有细分驱动

的功能。细分驱动可以减小步进电机在低频运行时的振动和噪声，使运行更加平

稳，提高分辨率，实现精确定位。细分的原理是在换相时，不将绕组全部电流通

入或关断，只改变其中的一部分，使绕组电流不是方波而是阶梯波，从而可以实

现步进电机在走一个步距角的时候按照细分的阶梯波走一个个小的角度。

4.2、硬件选型

4.2.1、驱动器的选择

选择与雷赛863S42步进电机相匹配的三相步进电机驱动器，其型号为

ZH3522M，驱动电流5A以下可调，需要AC110-AC220交流电供电。

细

分30050060()8001(X)0120020003000100050006000100001200020000300006()：X)0

数

D10N0NONONONONONONOFFOFFOFFOFFOFFOFFOFFOFF

D2ONONONONOFFOFFOFFOFFONONONONOFFOFFOFFOFF

D3ONONOFFOFFONONOFFOFFONONOFFOFFONONOFFOFF

D4ON0I-1-ONOFFONOFFONOFFONOFFONOFFONon-ONOFF

ON,双脉冲：PU为正向步进脉冲信号,DR为反向步进脉冲信号

D5

OFF,单脉冲：PU为步进脉冲信号，DR为方向控制信号

D6自动检测开关（OFF时接收外部脉冲，0、时胆动器内部以30转/分的速度运行）

如上述，选择10细分数，则每一个脉冲，步进电机旋转0.18。

如下为部分端口的功能与用法

引脚功能说明

端”定义计脚号标记符号功能注界

1CM)地找接上位机中口地（功能保

RS-2327TX