步进电机原理及使用说明（四）

续步进电机原理及使用说明（三）

三、驱动控制系统组成

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，其方框图如下：

1、脉冲信号的产生

 脉冲信号一般由单片机或CPU产生，一般脉冲信号为方波信号。如何产生脉冲信号的装置及人机界面等辅助部分称之为控制器。

2、信号分配

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：二相四拍为AB-AB-AB-AB ,步距角为1.8度；二相八拍为AB-B-AB-A-AB-B-AB-A-AB ,步距角为0.9度。四相电机工作方式也有二种，四相四拍为AB-BC-CD-DA-AB,步距角为1.8度；四相八拍为AB-B-BC-C-CD-D-AB,(步距角为0.9度）。

3、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决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）。平均电流越大电机力矩越大，要达到平均电流大这就需要驱动系统尽量克服电机的反电势。因而不同的场合采取不同的的驱动方式，到目前为止，驱动方式一般有以下几种：恒压、恒流和细分驱动等。

4、驱动器

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源。步进电机一经定型，其性能取决于电机的驱动电源。步进电机转速越高，力矩越大则要求电机的电流越大，驱动电源的电压越高。

5、细分驱动器

在步进电机步距角不能满足使用的条件下，可采用细分驱动器来驱动步进电机，细分驱动器的原理是通过改变相邻（A，B）电流的大小，以改变合成磁场的夹角来控制步进电机运转的。因此电流控制技术是细分驱动器的关键。

四、步进电机的应用

（一）步进电机的选择

步进电机有步距角（涉及到相数）、静转矩、及电流三大要素组成。一旦三大要素确定，步进电机的型号便确定下来了。

1、步距角的选择

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。一般采用二相0。9度/1。8度的电机和细分驱动器就可。

4、力矩与功率计算

2、静力矩的选择

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，力矩与功率换算如下：

P=ΩM

Ω=2πn/60

 P=2πnM/60

其P为功率单位为瓦，Ω为每秒角速度，单位为弧度，n为每分钟转速，M为力矩单位为牛顿?米          P=2πfM/400(半步工作）

其中f为每秒脉冲数（简称PPS)

（二）步进电机应用中的注意事项

1、步进电机应用于低速场合---每分钟转速不超过1000转，（0.9度时6666PPS)，最好在1000-3000PPS(0.9度）间使用，可通过减速装置使其在此间工作，此时电机功率大、效率高。

2、步进电机最好不使用整步状态，整步状态时振动大。

3、转动惯量大的负载应选择大机座号电机。

4、电机在较高速或大惯量负载时，一般不在工作速度起动，而采用逐渐升频提速，这样有两个好处：一电机不失步，二可以减少噪音同时可以提高停止的定位精度。

5、高精度时，应通过机械减速、提高电机速度,或采用高细分数的驱动器来解决，也可以采用5相电机，不过其整个系统的价格较贵。

6、电机不应在振动区内工作，如若必须可通过改变电压、电流或加一些阻尼的解决。

7、电机在600PPS（0.9度）以下工作，应采用小电流、大电感、低电压来驱动。

8、应遵循先选电机后选驱动的原则。

步进电机的动态力矩一下子很难确定，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，而负载可分为惯性负载和摩擦负载二种。单一的惯性负载和单一的摩擦负载是不存在的。直接起动时（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，恒速运行只要考虑摩擦负载。一般情况下，静力矩应为摩擦负载的2-3倍内好，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）。

3、电流的选择

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，可依据矩频特性曲线图，判断电机的电流（参考驱动电源、及驱动电压）综上所述选择电机一般应遵循以下步骤：