步进电机驱动器PPT课件

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步进电机及驱动器原理知识【知识讲解】课件

步进电机及驱动器原理知识【知识讲解】课件

应用案例二:机器人
机器人是另一个重要的应用领域。步进电机驱动器通 常用于控制机器人的关节运动,如机械臂、腿部等部位。
在机器人中,步进电机驱动器通过控制脉冲信号的频率 和数量,可以精确控制机器人的运动速度和位置。同时, 步进电机驱动器还具有体积小、重量轻、可靠性高等优 点,因此在机器人领域得到了广泛应用。
合适的驱动器。
驱动器的应用实例
要点一
驱动器的应用实例
步进电机驱动器广泛应用于各种自动化设备中,如数控机 床、机器人、打印机等。
要点二
应用实例解析
以数控机床为例,通过使用步进电机驱动器,可以实现高 精度的加工和准确的定位控制,从而提高加工效率和产品 质量。
03
步进电机驱动器的应用领域与案例分析
应用领域
工作原理
步进电机内部通常由一组带有线圈的转子组成。当线圈接收到一个脉冲信号时,会旋转一个角度,从而带动转子 旋转相应的角度。
步进电机的特点与分类
特点
步进电机具有高精度、高分辨率、高可靠性、低噪声等优点,同时也可以适应高频率的脉冲控制。
分类
根据结构和工作原理的不同,步进电机可分为永磁式、反应式和混合式等多种类型。
设计实例与注意事项
实例1
01 某款步进电机驱动器的设计,采用ULN2003芯片,
实现电机正反转和调速功能。
注意事项1
02 在设计过程中,需要考虑输入电源的稳定性以及过流、
过压等保护措施。
注意事项2
03
在调试过程中,需要观察驱动器的输出波形和电机运
行状态,确保正常运行。
谢谢您的聆听
THANKS
步进电机及驱动器原理知识课 件
CONTENTS
• 步进电机原理及特点 • 步进电机驱动器 • 步进电机驱动器的应用领域与

步进电机及驱动器原理知识【知识讲解】课件

步进电机及驱动器原理知识【知识讲解】课件
医疗设备
步进电机在医疗设备领域的应用逐渐增多,如手 术机器人、诊断设备和康复设备等。
智能家居
步进电机在智能家居领域的应用也日益广泛,如 智能门锁、智能窗帘和智能照明等。
无人机和机器人
步进电机在无人机和机器人领域的应用也取得了 重要进展,如飞行控制系统和机械臂等。
对未来发展的展望
1 2 3
创新驱动 未来步进电机的技术发展将更加依赖于创新驱动, 包括新材料、新工艺和新技术的应用。
在机器人领域的应用
关节驱动
步进电机常用于机器人的 关节驱动,实现机器人的 各种复杂动作和姿态。
移动机构
步进电机可以驱动机器人 的移动机构,实现机器人 在各种地形和环境中的稳 定行走。
操控手部
步进电机可以用于机器人 的手部操作,实现抓取、 搬运和操作等动作的精确 控制。
在其他领域的应用
医疗器械
航空航天
查并紧固相关部件。
过热或冒烟
可能是由于电机过载、电源电 压过高或驱动器故障,需要检 查电机负载、电源电压和驱动 器状态。
噪声或异响
可能是由于轴承磨损、齿轮损 坏或其他机械故障,需要检查 并更换相关部件。
不通电或无响应
可能是由于电源故障、接线不 良或驱动器故障,需要检查电
源、接线和驱动器状态。
05
步进电机发展趋势
驱动器的选择
根据电机类型选择
不同类型的步进电机需要选择相 应的驱动器,例如直流步进电机 需要选择直流步进电机驱动器, 交流步进电机需要选择交流步进
电机驱动器。
根据控制系统选择
不同的控制系统需要选择相应的 驱动器,例如PLC控制系统需要 选择与PLC控制系统兼容的驱动
器。
根据性能要求选择

步进电机及其工作原理 ppt课件

步进电机及其工作原理  ppt课件
触发器工作的同步信号就是来自插补器的某个坐标轴的 位移驱动信号Δx或Δy。
△A
△B
△C
QA R
CP
QA S
DA
QB R
CP
QB S
DB
QC R
CP
QC S
DC
△X
复位
环行分配器的工作原理
三相单三拍工作方式:A→B→C→A 当QA有输出ΔA,就使步进电机的A相通电, 当QB有输出ΔB,就使步进电机的B相通电, 当QC有输出ΔC,就使步进电机的C相通电。
A
A
1
1
4
2
2
3
A
A
步进电机节拍运动动画
步距角:
步进电机的定子绕组每改变一次通电状态, 转子转过的角度称步距角。
单段反应式步进电机的工作原理 —— 定子的通电方式
单相轮流通电(M相单M拍) 顺时针轮回 A→B→C→A 逆时针轮回 A→C→B→A
双相轮流通电(M相双M拍) 顺时针轮回 AB→BC→CA→AB 逆时针轮回 BA→AC→CB→BA
轴向分相 (顺轴式)
1- 线圈 2- 定子 3-转子
三段式(三定子)轴向分相步进电机
单段反应式步进电机
单段反应式步进电机的工作原理 —— 内部结构
A
C
B
B
C
A
反应式步进电机的内部结构横剖面示意图
单段反应式步进电机的工作原理 —— 磁场形成
A
C
N
B
C
B
S
A
A相定子绕组通电形成磁场
单段反应式步进电机的工作原理 —— 节拍运动动画
定子通电顺序: A→AC→C→CB→B→BA→A
转子旋转方向: 顺时针

《步进电动机》PPT课件

《步进电动机》PPT课件

2021/4/23
24
第11章 步进电动机
t
360 Zr
(式中, Zr为转子齿数), 所以转子每步转过的空间 角度(机械角度), 即步距角为
s
t
N
360 Zr N
(11 - 1)
式中, N为运行拍数, N=km (k=1, 2; m为相数)。
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第11章 步进电动机
为了提高工作精度, 就要求步距角很小。 由式(11 - 1)可见, 要减小步距角可以增加拍数N。 相数增加相 当于拍数增加, 但相数越多, 电源及电机的结构也越 复杂。 反应式步进电动机一般做到六相, 个别的也有 八相或更多相数。 对同一相数既可以采用单拍制, 也 可采用双拍制。 采用双拍制时步距角减小一半。 所以 一台步进电动机可有两个步距角, 如1.5°/0.75°、 1.2°/0.6°、 3°/1.5°等。
2021/4/23
8
第11章 步进电动机
当A相控制绕组通电,而B相和C相都不通电时,由于磁通具有力图走磁阻最小路径的特点, 所以转子齿1和3的轴线与定子A极轴线对齐。同理,当断开A相接通B相时,转子便按逆时针方 向转过30°,使转子齿2和4的轴线与定子B极轴线对齐。断开B相,接通C相,则转子再转过 30°,使转子齿1和3的轴线与C极轴线对齐。从而实现逆时针旋转。
θte=360° 或 θte=2π rad 相应的步距角为
be
te
N
360 N
(11 - 2)
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第11章 步进电动机

be
2
N
(11 - 3)
所以当拍数一定时, 不论转子齿数多少, 用电角
度表示的步距角均相同。

《步进电机》PPT课件

《步进电机》PPT课件
➢ 当U相通电,V、W相不通电,如图3.3a所示,1、3齿 与U相对齐;
➢ 当V相通电,U、W相不通电,如图3.3b所示,2、4齿 与V相对齐;
➢ 当W相通电,U、V相不通电,如图3.3c所示,1、3齿 与W相对齐;
整理ppt
8
整理ppt
9
由此可见,当通电顺序为U→V → W→U →V →…时,转子便顺时针方向一步一步地转动,通 电状态每换接一次,转子前进一步,一步对应的 角度称为步距角。
上述两种通电方式的组合。即通电方式为:U → UV → V → VW→W → WU →U →… 称为三相六拍通电,如图3.4所示。 三相六拍通电方式的步距角减小一倍。
整理ppt
13
3.1.2 小步距角步进电动机
实际的小步距角电动机如图3.5所示。它的定子内 圆和转子外圆上均有齿和槽,而且定子和转子的 齿宽和齿距相等。
第3章 步进电动机传动控制
3.1 步进电动机 3.2 步进电动机的环形分配器 3.3 步进电动机的驱动电路
整理ppt
1
步进电动机是一种将电脉冲信号转换成直线或 角位移的执行元件。步进电动机的运动由一系列电脉 冲控制,脉冲发生器所产生的电脉冲信号,通过环形 分配器按一定的顺序加到电动机的各相绕组上。为了 使电动机能够输出足够的功率,经过环形分配器产生 的脉冲信号还需要进行功率放大。
整理ppt
11
(2)通电方式 双相轮流通电方式
每次有两相绕组通电,通电状态切换时,转子转动平稳, 且输出力矩较大,这种通电方式定位精度高而且不易 失步。
以三相反应式电动机为例,双相轮流通电方式为:UV → VW→WU →UV →… 称为三相双三拍通电。
整理ppt
12
(2)通电方式 单双相轮流通电方式

步进电动机课件ppt

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驱动电路类型
常见的步进电动机驱动电 路包括H桥、A4988等。
驱动电路元件
驱动电路的主要元件包括 晶体管、二极管、电容等 ,用于实现电流的放大和 转换。
步进电动机的常见
04
问题与解决方案
步进电动机的常见问题
电机发热过高
电机运行噪音过大
电机在运行过程中发热过高,可能是由于 电机过载、通风不良、绕组故障等原因。
定制化
随着市场的多样化需求,步 进电动机将逐渐实现定制化 生产,满足不同客户和行业 的特殊需求。
步进电动机的未来展望
更广泛的应用领域
随着步进电动机性能和效率的提高,其 应用领域将进一步扩大,涉及到更多行
业和领域。
更智能的集成系统
未来步进电动机将与传感器、控制器 等智能器件集成,形成更智能的控制
系统。
步进电动机的旋转角度和速度 可以通过控制脉冲的数量和频
率来实现高精度的控制。
响应速度快
步进电动机的转动速度和方向 可以通过控制脉冲的频率和相 序来快速响应。
低速性能好
步进电动机在低速时仍能保持 较好的稳定性和平滑性,不会 出现丢步或过冲的现象。
可靠性高
步进电动机的结构简单,维护 方便,且使用寿命长,可靠性
它广泛应用于各种自动化设备、机器 人、数控机床等领域,是实现精密控 制的重要元件之一。
步进电动机的分类
根据结构分类
根据工作电流方式分类
有齿型步进电动机、无齿型步进电动 机、混合型步进电动机等。
有直流步进电动机和交流步进电动机 。
根据相数分类
有单相、两相、三相和多相步进电动 机。
步进电动机的工作原理
步进电动机的驱动
03
控制
步进电动机驱动器

步进电机(步进电机的工作原理)课件

步进电机(步进电机的工作原理)课件

THANK YOU
步进电机(步进电机的工作 原理)课件
目 录
• 步进电机简介 • 步进电机的工作原理 • 步进电机的驱动电路 • 步进电机的性能参数 • 步进电机的发展趋势与未来展望 • 案例分析
01
步进电机简介
步进电机的定义
步进电机是一种将电脉冲信号转换成 角位移或线位移的开环控制电机。
步进电机通过不断接收电脉冲信号来 连续转动,从而实现精确的定位和速 度控制。
脉冲信号
驱动器接收脉冲信号后,根据脉 冲信号的频率和相位控制步进电
机的转动速度和方向。
电流控制
驱动器通过控制电流的大小和方 向,实现步进电机的转动。
驱动电路的优化设计
减小体积
优化电路板布局和元件 选择,减小驱动电路的 体积,方便安装和使用

提高效率
优化电源设计和元件选 择,提高驱动电路的效
率,减少能源浪费。
速度测试
通过转速计测量步进电机在动态条件 下的转速表现。
响应时间测试
通过计时器测量步进电机从静止到设 定转速以及从设定转速到静止所需的 时间。
效率测试
通过测量步进电机在额定负载下的输 入功率和输出功率,计算其效率表现 。
05
步进电机的发展趋势 与未来展望
步进电机的发展趋势
小型化与集成化
随着技术的进步,步进电机正朝着更小尺寸和更高集成度 的方向发展。这使得步进电机在许多应用中成为更优选择 ,特别是在空间受限的场景中。
用于工件的精确加工和定位。
机器人
用于机器人的关节驱动和定位 。
自动化生产线
用于自动化设备的驱动和控制 。
医疗器械
用于医疗设备的驱动和控制, 如CT机、核磁共振仪等。

步进电机驱动器PPT课件

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-
26
3相6拍——两转子齿
-
27
3相6拍——两转子齿
-
28
3相单3拍——两转子齿和四转子齿
-
29
步距角
-
30
细分驱动
细分驱动:细分步进驱动是将全 步进驱动时的步距角个相的电流 以阶梯状n步逐渐增加,使吸引 转子的力慢慢改变,每次转子在 该力的平衡点静止,全步距角作 n个细分,可使转子的运转效果 光滑。
-
35
5、单极与双极驱动
-
36
5、单极驱动与双极驱动
单极性方式:
磁极上绕有两个线圈组成双 线圈,一个线圈直流通电产 生的极性,与另一个线圈直 流通电产生的极性相反,此 为单极性方式。
双极性方式:
激磁定子磁极的线圈为单线 圈绕组,磁极正反切换,则 电流需要正反向流
(a)单极与双极绕组
-
37
步进电机驱动
(b)单极与双极电路与电压波形
-
38
6、步进电机驱动器的使用方法
-
39
6.1、驱动器产品接线方式
共阴极接线 共阳极接线 差分方式接线法
-
40
6.2、电路图
共阳极接线
共阴极接线
-
41
6.2、电路图
差分接线
-
42
6.2、电机的接线
-
43
6.3、电路图
-
44
6.4、实物图(57步进电机+6560v4驱动器+步进电机控制器)
-
15
3.1.3、步进电机的驱动电源
(a)单一电压型驱动电源
-
16
3.1.3、步进电机的驱动电源
(b)高、低压切换型驱动电源

第07章步进电动机PPT课件

第07章步进电动机PPT课件
-6-
(a) A、B相通电 第(b)6页B、/共C相61通页电 (c) C、A相通电
第七章 步进电动机
3. 三相六拍通电方式
15 o
15 o
A
A
A
Z
1
Y
4
2
B
3
C
Z
1
Y
2 4
B
3
C
Z
1
4
B
Y
2
3
C
X
(a)
15 o
A
Z
1
2
4
3
B
15 o Y
Z
CB
X
X
(b)
(c)
A
A
Z
2
Y 15o
2
Y
1 3
1 3
4
CB
b
1 6
t
1.2o
-9-
C
B
A
2
3t
1
3t
0
(a)
C
B
A
1
3t
0
1
3t
(b)
C
B
A
0
1
3t
2
3t
(c)
图7-7 步进电动机定、转子齿的相对位置
第9页/共61页(a) A相通电 (b) B相通电 (c) C相通电
第七章 步进电动机
三、步距角和转速的计算
若转子齿数为ZR,转子相邻两齿间的夹角,即齿距 角为
TeB
Tem
s in( e
2π ) 3
(7-8)
这样,当A、B两相同时通电时,合成的电磁转矩为
TeAB
TeA
TeB
Tem

《步进电机》ppt课件

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第六章 步进电机驱动与控制
i1
导通时,电压平衡方程为:
U/RL
U
i1 R L
L d i1 dt
E
假 设 电 机 堵 转 , E 0, 解 方 程 得 :
t
i1
U RL
t
(1 e )
顺时针转,步距角0.75 º,送电方式应为:(
)
逆时针转,步距角0.75 º,送电方式应为:(
)
顺时针转,步距角1.5 º,送电方式应为:
(
)或(
)
6.1.5 步进电机的主要性能目的
思索题: 三相反响式步进电机,采用三相六拍任务方式,转 子有40个齿,脉冲频率为600Hz,求
写出一个循环的通电顺序 求步距角 求步进电机的转速rpm
abcd转子每次向顺时针方向旋转90612pm型步进电机工作原理612pm型步进电机工作原理定子磁场对转子的作用力分为?与转子轴线垂直的?与转子轴线平行的如果转子转动一圈产生的磁场力矩cos是转子轴线与定子磁场水平线的夹角用图描绘将是一条磁场力矩和转子位置的正弦曲线sin失调角电磁转矩稳定区域平衡点613转子位置与转矩的关系614电机的特点及分类特点位置误差不会积累位移与输入的脉冲数量成正比具有一定精度的开环系统具有一定的自锁功能614电机的特点及分类抗干扰能力强即在负载能力范围内转角和转速不受电压大小负载波动的影响也不受环境温度冲击振动的影响仅与频率脉若用同一频率的脉冲电源控制几台步进电机可以实现多个电机的同步思考题
6.1.6 步进电机的静态特性
6.1.6 步进电机的静态特性-------矩角特性曲线
电磁转矩
平衡点
静态矩角特性曲线
失调角
一、 稳定平衡区和稳定平衡点
稳定区域
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(a)4细分微步进的电流波形
32
细分驱动
(a)4细分微步进的电流波形
(b)4细分微步进的转子步进
33
细分驱动
34
3相单3拍
定子通电顺序:
35
定子磁极极性切换
步进电机定子磁极吸引转子时,由于转 子磁极为永久磁极,有磁化的N极和S极 ,不论定子绕组激磁所产生极性为N极 还是S极均会产生吸引力。定子磁极激 磁为N极时,吸引S极性转子磁极,激磁 S极性的定子磁极会吸引转子的N磁极。 因此,定子磁极需要极性的切换。

29
3相单3拍——两转子齿和四转子齿
30
步距角

31
细分驱动
细分驱动:细分步进驱动是将全 步进驱动时的步距角个相的电流 以阶梯状n步逐渐增加,使吸引 转子的力慢慢改变,每次转子在 该力的平衡点静止,全步距角作 n个细分,可使转子的运转效果 光滑。
优点:采用细分驱动技术可以大 大提高步进电机的步距分辨率, 减少转矩波动,避免低频共振以 及降低运行噪声。
10
3、恒流驱动与恒压驱动
11
步进电机驱动
步进电机内部的绕组是一个感性负载,采用恒压源供电时,电 流的建立过程较长,也就是说力矩的建立过程较长,这就限制 了最高转速,因此在转速要求不高的情况下可用恒压源供电;
为了使步进电机能快速反应,有的线路采取双电源供电,就是 把一个供电过程分成两个阶段,先加较高的电压,以便快速建 立电流,当电流达到预定值,再切换为较低的电压;
单双相轮流通电(M相2M拍) 顺时针轮回 A AB B BC C CA A 逆时针轮回 A AC C CB B BA A
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3相单3拍——两转子齿

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3相单3拍——两转子齿

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3相双3拍——两转子齿

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3相双3拍——两转子齿

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3相6拍——两转子齿

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3相6拍——两转子齿
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电机主要性能指标
相数:是指电机内部的线圈组数,目前常用的有两相、三相、 五相步进电机。
拍数:完成一个磁场周期性变化所需脉冲数。 步距角:对应一个脉冲信号,电机转子转过的角位移。
21
节拍
单相轮流通电(M相单M拍) 顺时针轮回 A B C A 逆时针轮回 A C B A
双相轮流通电(M相双M拍) 顺时针轮回 AB BC CA AB 逆时针轮回 AC CB BA AC
步进电机驱动
学生:周宁 指导老师:吴海彬 专业:测试计量技术及仪器
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1
1
目录
1、步进电动机及其工作原理介绍 2、步进电机驱动器的主要工作原理 3、恒压与恒流驱动 4、节拍、步距角、细分 5、单极与双极驱动 6、驱动器产品的使用方法
2
1、步进电动机介绍
3
1.1、介绍
步进电动机属于断续运转的同步发动机。它将输入的 脉冲信号变换为阶跃的角位移或直线位移,也就是给 一个脉冲信号,电动机就转一个角度或者前进一步, 因此这种电动机叫步进电动机。因为它输入的既不是 正弦交流,也不是恒定直流,而是脉冲电流,所以又 叫做脉冲电动机。它是数字控制系统中的一种重要的 执行元件,主要用于开环控制系统,也可用于闭环系 统。
步进电机是直流电驱动 的同步电机,它不能直 接由直流电源来驱动, 需要配置步进驱动器才 能运行。
8
2.2、步进电机驱动器原理图
步进电机驱动器:是一种能使 步进电机运转的功率放大器, 能把控制器发来的脉冲信号转 化为步进电动机的角位移的执 行机构,电机的转速与脉冲频 率成正比,所以控制脉冲频率 就可以精准的调速,控制脉冲 数就可以精准定位。

(b)单极与双极电路与电压波形
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6、步进电机驱动器的使用方法
40
6.1、驱动器产品接线方式
共阴极接线 共阳极接线 差分方式接线法
41
6.2、电路图
共阳极接线
共阴极接线
42
6.2、电路图
差分接线
43
6.2、电机的接线
44
6.3、电路图
45
6.4、实物图(57步进电机+6560v4驱动器+步进电机控制器)
36
5、单极与双极驱动
37
5、单极驱动与双极驱动
单极性方式:
磁极上绕有两个线圈组成双 线圈,一个线圈直流通电产 生的极性,与另一个线圈直 流通电产生的极性相反,此 为单极性方式。
双极性方式:
激磁定子磁极的线圈为单线 圈绕组,磁极正反切换,则 电流需要正反向流
(a)单极与双极绕组
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步进电机驱动
9
2.3、环形分配器、功率放大器
环形分配器:将来自控制电路的一 系列脉冲信号转换成控制步进电机 定子绕组通、断电的电平信号,并 按一定的规律分配给步进电动机驱 动器的各项输入端。环形分配器的 输出既是周期的,又是可逆的。
功率放大器:将环形分配器输出的 mA级电流进行功率放大,一般由前 置放大器和功率放大器组成。
46
Thank You!
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2020/1/8
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当然也可采用恒流源供电,但这个恒流源不是普通的恒流源, 而是针对该步进电机专门设计的,最大输出电压符合电机允许 的最高电压,电流也符合电机的正常工作电流。
12
3.1、恒电压驱动

13
3.1.1、使用外加电阻的驱动

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3.1.2、无外加电阻驱动
步进电机只有运行在低速下,才不需要外加电阻, 线圈直接用电源电压外加功率半导体作恒压驱动, 此时步进电机的线圈导线半径较细,匝数较多,电 阻值较大。此方法多用于小电流低速驱动方式。
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3.1.3、步进电机的驱动电源

(a)单一电压型驱动电源
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3.1.3、步进电机的驱动电源

(b)高、低压切换型驱动电源
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3.2、恒电流斩波器驱动

(a)恒电流斩波器驱动原理
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3.2、恒电流斩波器驱动
(b)恒电流斩波器驱动电路图
(a)恒电流斩波器驱动原理
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4、节拍、步距角、细分驱动
4
1.2、内部结构
5
1.3、步进电机工作特性
1、来一个脉冲,转一个步距角。 2、控制脉冲频率,可控制电机的转速。 3、改变脉冲顺序,改变转动方向。 4、角位移量或线位移量与电脉冲数成正比 5、误差不累积,一般为步距角的3%-5%
6
2、步进电动机驱动介绍
7
2.1、步进电机控制系统
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