如何选择合适的步进电机
步进电机选型方法
步进电机选型方法1、步进电机的选用计算方法步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。
通俗一点讲:当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(及步进角)。
您可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。
步进电机是机电一体化产品中关键部件之一,通常被用作定位控制和定速控制。
步进电机惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点,广泛应用于机电一体化产品中,如:数控机床、包装机械、计算机外围设备、复印机、传真机等。
选择步进电机时,首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。
而在选用功率步进电机时,首先要计算机械系统的负载转矩,电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可靠。
在实际工作过程中,各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。
一般地说最大静力矩Mjmax大的电机,负载力矩大。
选择步进电机时,应使步距角和机械系统匹配,这样可以得到机床所需的脉冲当量。
在机械传动过程中为了使得有更小的脉冲当量,一是可以改变丝杆的导程,二是可以通过步进电机的细分驱动来完成。
但细分只能改变其分辨率,不改变其精度。
精度是由电机的固有特性所决定。
选择功率步进电机时,应当估算机械负载的负载惯量和机床要求的启动频率,使之与步进电机的惯性频率特性相匹配还有一定的余量,使之最高速连续工作频率能满足机床快速移动的需要。
选择步进电机需要进行以下计算:(1)计算齿轮的减速比根据所要求脉冲当量,齿轮减速比i计算如下:i=(φ.S)/(360.Δ)(1-1) 式中φ -步进电机的步距角(o/脉冲)S -丝杆螺距(mm) Δ-(mm/脉冲)(2)计算工作台,丝杆以及齿轮折算至电机轴上的惯量Jt。
Jt=J1+(1/i2)[(J2+Js)+W/g(S/2π)2] (1-2)式中Jt-折算至电机轴上的惯量(Kg.cm.s2)J1、J2 -齿轮惯量(Kg.cm.s2) Js -丝杆惯量(Kg.cm.s2)W-工作台重量(N)S-丝杆螺距(cm)(3)计算电机输出的总力矩MM=Ma+Mf+Mt (1-3)Ma=(Jm+Jt).n/T×1.02×10ˉ2 (1-4)式中Ma -电机启动加速力矩(N.m) Jm、Jt-电机自身惯量与负载惯量(Kg.cm.s2) n-电机所需达到的转速(r/min)T---电机升速时间(s)Mf=(u.W.s)/(2πηi)×10ˉ2 (1-5)Mf-导轨摩擦折算至电机的转矩(N.m)u-摩擦系数η-传递效率Mt=(Pt.s)/(2πηi)×10ˉ2 (1-6)Mt-切削力折算至电机力矩(N.m) Pt-最大切削力(N)(4)负载起动频率估算。
步进电机的选型原则
步进电机的选型原则步进电机是一种作为控制用的特种电机,它的旋转是以固定的角度(称为“步距角”)一步一步运行的,其特点是没有积累误差(精度为百分之100),所以广泛应用于各种开环控制。
选择步进电机应遵循先选电机后选步进电机驱动器原则,先明确负载特性,再通过比较不同型号步进电机的静力矩和矩频曲线,找到与负载特性最匹配的步进电机。
1、首先确定步进电机拖动负载所需要的扭矩最简单的方法是在负载轴上加一杠杆,用弹簧秤拉动杠杆,拉力乘以力臂长度既是负载力矩。
或者根据负载特性从理论上计算出来。
由于步进电机是控制类电机,所以目前常用步进电机的最大力矩不超过45Nm ,力矩越大,成本越高,如果您所选择的电机力矩较大或超过此范围,可以考虑加配减速装置。
2、确定步进电机的最高运行转速转速指标在步进电机的选取时至关重要,步进电机的特性是随着电机转速的升高,扭矩下降,其下降的快慢和很多参数有关,如:驱动器的驱动电压、电机的相电流、电机的相电感、电机大小等等,一般的规律是:驱动电压越高,力矩下降越慢;电机的相电流越大,力矩下降越慢。
在设计方案时,应使电机的转速控制在1500 转/分或1000 转/分。
3. 根据负载最大力矩和最高转速两个重要指标如果您认为自己选出的电机太大,可以考虑加配减速装置,这样可以节约成本,也可以使您的设计更灵活。
要选择好合适的减速比,要综合考虑力矩和速度的关系,选择出最正确方案。
4. 最后还要考虑留有一定的(如百分之30 )力矩余量和转速余量。
5. 尽量选择混合式步进电机,它的性能高于反映式步进电机。
6. 尽量选取细分驱动器,且使驱动器工作在细分状态。
7. 选取时且勿走入只看电机力矩这一个指标的误区,也就是说并非电机的扭矩越大越好,要和速度指标一起考虑。
8.在转速要求较高的情况下可以选择驱动电压高一点的驱动器。
9.在选购时是采用两相的还是三相的,这并没有什么具体的要求,只要步距角能满足使用要求就行。
步进电机选型手册
负载稳定性:考虑负载的稳定性对电机性能的影响
运动特性
步进电机的精度与步距角成正比
步进电机的转速与脉冲频率成正比
步进电机的转矩与电流成正比
步进电机的响应速度与驱动电路有关
环境条件
温度:需要考虑电机的工作温度范围,以及环境温度对电机性能的影响
湿度:需要考虑电机的工作湿度范围,以及环境湿度对电机性能的影响
步进电机的特点:精确定位、易于控制、响应速度快
步进电机的应用:广泛应用于自动化设备、机器人、数控机床等领域
步进电机的分类
按照控制方式分类:开环控制、闭环控制、半闭环控制
按照驱动方式分类:直流驱动、交流驱动、混合驱动
按照结构分类:永磁式、混合式、感应式
按照步距角分类:整步、半步、微步、超微步
步进电机的性能参数
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汇报人:
噪音:步进电机的噪音越小,工作环境越安静
控制方式:选择合适的控制方式,如开环控制、闭环控制等
驱动器:选择合适的驱动器,如直流驱动器、交流驱动器等
步进电机品牌与型号推荐
国际品牌推荐
德国西门子:SINAMICS系列步进电机,性能稳定,质量可靠
美国罗克韦尔:PowerFlex系列步进电机,性能优异,价格适中
步距角:电机每转一圈的步数
效率:电机输出的能量与输入的能量的比值
响应时间:电机从静止到启动的时间
转速:电机每分钟的转数
精度:电机定位的精确度
扭矩:电机输出的力矩
步进电机选型要点
负载特性
负载类型:恒定负载、周期性负载、冲击性负载等
负载大小:根据实际需求选择合适的电机功率
负载频率:根据电机的转速和转矩特性选择合适的负载频率
海拔:需要考虑电机的工作海拔范围,以及海拔对电机性能的影响
步进电机型号参数选择
步进电机型号参数选择步进电机是一种能将数字脉冲信号转换为角位移或直线位移的电机。
它通过控制电流的连续变化实现位置控制,具有精度高、稳定性好、启停速度快等优点。
步进电机在许多领域中广泛应用,包括机械、电子设备、医疗器械等。
本文将介绍几种常见的步进电机型号、参数和选择方法。
一、步进电机型号1.42型步进电机42型步进电机是一种直径为42mm的经典步进电机。
它由两相或四相线圈组成,每一相的线圈可以通过一个电流控制芯片驱动。
42型步进电机具有结构简单、驱动电流小、噪音低等特点,广泛应用于一些小型机械设备中。
2.57型步进电机57型步进电机是一种直径为57mm的步进电机。
它由四相线圈组成,每一相的线圈可以通过一个电流控制芯片驱动。
57型步进电机具有结构稳定、扭矩输出大、运行平稳等特点,广泛应用于一些需要较大扭矩输出的场合。
3.86型步进电机86型步进电机是一种直径为86mm的大功率步进电机。
它由四相线圈组成,每一相的线圈可以通过一个电流控制芯片驱动。
86型步进电机具有功率大、运行平稳等特点,广泛应用于一些需要大功率输出的机械设备。
二、步进电机参数1.步距角:步进电机通常以步距角来描述,它表示每次接收一个脉冲信号时电机转动的角度。
常见的步距角有1.8度型和0.9度型。
1.8度型步进电机每个步距可以转动1.8度,0.9度型步进电机则可以转动0.9度。
2.额定电流:步进电机的额定电流是指电机在正常工作时所需的电流大小。
一般来说,额定电流越大,电机的输出扭矩就越大,但也会产生更多的热量。
3.驱动电压:步进电机的驱动电压是指电机在正常工作时所需的电压大小。
一般来说,驱动电压越高,电机的运行速度就越快,但也会增加驱动电路的复杂度。
4.静态扭矩:步进电机的静态扭矩是指在停止时所能提供的最大转矩。
它通常与步进电机的物理结构和线圈参数有关。
5.转动惯量:步进电机的转动惯量是指电机转动一定角度所需的转动力矩大小。
它通常与电机的转子质量和转子结构有关。
如何正确选择伺服电机和步进电机
如何正确选择伺服电机和步进电机1,如何正确选择伺服电机和步进电机?主要视具体应用情况而定,简单地说要确定:负载的性质(如水平还是垂直负载等),转矩、惯量、转速、精度、加减速等要求,上位控制要求(如对端口界面和通讯方面的要求),主要控制方式是位置、转矩还是速度方式。
供电电源是直流还是交流电源,或电池供电,电压范围。
据此以确定电机和配用驱动器或控制器的型号。
2,选择步进电机还是伺服电机系统?其实,选择什么样的电机应根据具体应用情况而定,各有其特点。
请见下表,自然明白。
步进电机系统伺服电机系统力矩范围中小力矩(一般在20Nm以下)小中大,全范围速度范围低(一般在2000RPM以下,大力矩电机小于1000RPM)高(可达5000RPM),直流伺服电机更可达1~2万转/分控制方式主要是位置控制多样化智能化的控制方式,位置/转速/转矩方式平滑性低速时有振动(但用细分型驱动器则可明显改善)好,运行平滑精度一般较低,细分型驱动时较高高(具体要看反馈装置的分辨率)矩频特性高速时,力矩下降快力矩特性好,特性较硬过载特性过载时会失步可3~10倍过载(短时)反馈方式大多数为开环控制,也可接编码器,防止失步闭环方式,编码器反馈编码器类型 - 光电型旋转编码器(增量型/绝对值型),旋转变压器型响应速度一般快耐振动好一般(旋转变压器型可耐振动)温升运行温度高一般维护性基本可以免维护较好价格低高3,如何配用步进电机驱动器?根据电机的电流,配用大于或等于此电流的驱动器。
如果需要低振动或高精度时,可配用细分型驱动器。
对于大转矩电机,尽可能用高电压型驱动器,以获得良好的高速性能。
4,2相和5相步进电机有何区别,如何选择?2相电机成本低,但在低速时的震动较大,高速时的力矩下降快。
5相电机则振动较小,高速性能好,比2相电机的速度高30~50%,可在部分场合取代伺服电机。
5,何时选用直流伺服系统,它和交流伺服有何区别?直流伺服电机分为有刷和无刷电机。
步进电机的选型及计算方法
步进电机的选型及计算方法步进电机是一种将电脑指令转化为机械运动的电机,广泛应用于打印机、绘图仪、数控机床、自动化设备等领域。
步进电机的选型和计算方法是确保电机能够满足使用要求的重要环节。
本文将介绍步进电机的选型和计算方法,以帮助读者了解如何正确选择步进电机。
**一、步进电机的选型**选型是步进电机设计的第一步,主要考虑以下几个因素:1.**载荷特性**:首先需要知道电机所需驱动的载荷特性,包括重量、转动惯量等。
根据载荷特性,选取适当的电机功率和扭矩。
2.**运动要求**:了解运动要求,包括速度、加速度、定位精度等。
根据运动要求,选取适当的步进角和步数。
3.**工作环境**:考虑工作环境的温度、湿度、粉尘、振动等因素,选取能够适应工作环境的电机。
4.**可靠性要求**:根据应用的可靠性要求,选取有良好可靠性的步进电机。
5.**成本**:考虑成本因素,选取能够满足需求且价格合理的电机。
选型过程中,通常需要参考制造商提供的电机规格书和技术手册,以获取详细的电机参数信息。
**二、步进电机的计算方法**1.**功率计算**:选择适当的功率可确保步进电机能够正常工作。
功率计算公式如下:功率(W)=扭矩(N·m)×转速(RPM)/9.54882.**扭矩计算**:根据应用的载荷特性计算步进电机所需的最大扭矩。
扭矩计算公式如下:扭矩(N·m)=载荷转动惯量(kg·m²)×角加速度(rad/s²)其中,角加速度可根据速度和加速度计算得到:角加速度(rad/s²)=加速度(rad/s²)/ 微步数(步)3.**速度计算**:根据应用的速度要求,计算步进电机的理论最大速度和可用的速度范围。
理论最大速度可按照电机额定的最大转速计算。
通常步进电机的最大转速范围在100-5000RPM之间。
可用速度范围受到供电电压、电机驱动方式、驱动电流等因素的影响。
步进电机型号及参数
步进电机型号及参数1. 引言步进电机是一种常见的电机类型,常用于需要精确运动控制的设备中,如3D打印机、CNC机床等。
本文将介绍步进电机的常见型号及其参数。
了解步进电机的型号和参数对于选择合适的电机非常重要。
2. 型号分类步进电机有多种不同的型号,按照外形、尺寸和电气特性等方面可以进行分类。
常见的步进电机型号包括以下几种:2.1 2相步进电机2相步进电机是最常见的步进电机类型之一。
它包括4个线圈,每个线圈可以由驱动器单独控制,可以实现更精确的旋转控制。
2相步进电机的精度和控制性很高,但相对较贵。
2.2 5相步进电机5相步进电机是一种特殊的步进电机,它包括5个线圈。
相比于2相步进电机,5相步进电机具有更高的分辨率和更平滑的运动。
由于多个线圈的控制,5相步进电机通常可以更准确地定位。
2.3 3D打印机专用步进电机3D打印机专用步进电机一般是为了满足3D打印机高速、高精度的运动要求而设计的。
这些电机通常具有较低的噪音和振动。
常见的型号包括NEMA 17和NEMA 23等。
3. 参数介绍无论是哪种型号的步进电机,都具有一些常见的参数,下面将介绍一些常见的步进电机参数:3.1 步角步角是步进电机旋转一步所需的角度。
通常,步进电机的步角为1.8度,也有一些特殊的步进电机具有0.9度的步角。
步角越小,电机的分辨率越高。
3.2 额定电压和电流额定电压和电流是步进电机正常工作时的电压和电流。
选择适当的额定电压和电流可以保证步进电机的正常运行和寿命。
3.3 扭矩扭矩是步进电机输出的力矩大小。
通常,步进电机的扭矩与电流成正比,但也受到一些其他因素的影响,如电机的设计和进一步细分等。
3.4 驱动方式步进电机的驱动方式包括全步进驱动和细分驱动。
全步进驱动是最常见的驱动方式,它将电流以全功率施加到单个线圈上,能够提供最大的扭矩。
细分驱动将输入电流细分为更小的步进,能够提供更平滑、精确的运动。
4. 总结本文介绍了步进电机的常见型号及其参数。
步进电机选型的步骤及如何选择步进电机
步进电机选型的步骤及如何选择步进电机步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移或线位移的电机,广泛应用于自动化设备、工业控制、数控机床、机器人等领域。
在选择步进电机时,需要经过以下几个步骤:1.确定应用需求:首先需要明确步进电机的使用环境和应用需求,包括所需的转矩、转速、精度、运动模式(单步运动、连续运动)等。
2.计算负载特性:根据应用需求,计算出步进电机所需的负载特性,包括转矩、惯性、负载惯性比等。
这些参数将决定所选步进电机的能力是否足够满足应用需求。
3.选择电机类型:根据应用要求和负载特性,选择合适的步进电机类型。
常见的步进电机类型包括永磁步进电机、混合式步进电机和开环步进电机等。
4.计算步进电机参数:根据应用需求和负载特性,计算出所选步进电机的一些重要参数,包括步距角、步进角精度、电感、电阻、静态转矩、最大转速等。
5.进行性能匹配:根据计算得到的参数,与实际的步进电机参数进行比较,进行性能匹配。
确保所选步进电机的性能能够满足应用需求,如转矩能力是否足够、转速是否达到要求、步进角精度能否满足应用要求等。
6.考虑成本和可靠性:根据所选步进电机的性能和价格,进行成本和可靠性的评估。
确定所选步进电机的成本是否符合预算,以及其可靠性是否能够满足应用需求。
7.选择品牌和供应商:根据步进电机的技术特性和价格,选择合适的品牌和供应商进行购买。
选择有良好信誉和服务的供应商,确保步进电机的质量和售后服务。
在选择步进电机时,还需要考虑一些其他因素,如工作环境(温度、湿度等)、安装尺寸、工作噪音、功率和电源要求等。
通过综合考虑这些因素,选择合适的步进电机,才能确保其能够满足应用需求并具有较好的性能和可靠性。
滚珠丝杠及步进电机选型计算
滚珠丝杠及步进电机选型计算滚珠丝杠及步进电机是机械传动和控制领域中常用的元件,用于实现精确的线性运动和位置控制。
本文将以滚珠丝杠及步进电机选型计算为主题,介绍选型时需要考虑的关键因素和计算方法。
滚珠丝杠是一种将旋转运动转化为直线运动的装置,由滚珠和螺纹母组成。
它具有高精度、高刚性、高效率等优点,在机床、自动化设备和机器人等领域得到广泛应用。
在选型时,需要考虑以下几个关键因素:1. 载荷:滚珠丝杠的选型首先需要根据实际应用中的载荷大小来确定。
载荷分为动载荷和静载荷,动载荷是指滚珠丝杠在工作过程中所承受的力或力矩,静载荷是指滚珠丝杠在停止工作时所承受的力或力矩。
根据载荷大小,可以选择合适的滚珠丝杠规格和型号。
2. 长度:滚珠丝杠的长度也是选型时需要考虑的因素之一。
长度越长,滚珠丝杠的刚性越差,对于要求较高的应用,需要选择较短的滚珠丝杠。
3. 精度:根据实际应用的要求,选择滚珠丝杠的精度等级。
滚珠丝杠的精度等级一般分为C0、C1、C2、C3和C5等级,精度等级越高,滚珠丝杠的定位精度越高。
4. 回程间隙:回程间隙是指滚珠丝杠在反向运动时,螺纹母与滚珠之间的间隙。
回程间隙越小,滚珠丝杠的反向定位精度越高,但回程间隙过小也会增加滚珠丝杠的摩擦力和磨损。
步进电机是一种以固定步进角度进行控制的电机,具有精确的位置控制和良好的低速性能。
在选择步进电机时,需要考虑以下几个关键因素:1. 步距角:步距角是指步进电机每次转动的角度。
根据实际应用要求和精度要求,选择合适的步距角。
一般步距角常用的有 1.8度和0.9度。
2. 额定电流:额定电流是指步进电机在正常工作状态下所需的电流。
根据实际负载要求和控制器能力,选择合适的额定电流。
额定电流过大会导致步进电机过热,额定电流过小会导致步进电机失去力矩。
3. 驱动方式:步进电机的驱动方式有两相驱动和三相驱动两种。
两相驱动步进电机结构简单、成本低,适用于低速和较小负载的应用;三相驱动步进电机具有较高的动态性能和负载能力,适用于高速和较大负载的应用。
步进电机的计算与选型
步进电机的计算与选型
步进电机的计算和选型主要涉及以下几个方面:
1. 负载转矩计算:首先需要计算所需驱动的负载转矩。
根据应用需求和机械系统的要求,确定所需的最大持续转矩和加速度转矩。
2. 步进角度:步进电机的旋转角度由步进角决定,常见的步进角有1.8°和0.9°。
选择合适的步进角取决于应用的精度要求和控制系统的分辨率。
3. 步进电机类型:根据具体应用需求,选择合适的步进电机类型,如单向旋转、双向旋转、混合磁体等。
4. 推动方式:根据控制系统的要求和应用场景,选择合适的推动方式,如全步进模式(Full-Step)、半步进模式(Half-Step)或微步进模式(Microstep)等。
5. 驱动器选择:根据步进电机的额定电流、驱动电压和控制方式选择合适的驱动器。
驱动器应具备适当的功率、保护功能和接口兼容性。
6. 总负载惯量计算:考虑到驱动系统的动态响应和稳定性,需要计算总负载的惯性矩,确定所需的步进电机的惯性矩和加速度能力。
7. 工作环境:根据具体工作环境的要求,考虑步进电机的外形尺寸、防护等级、工作温度范围等因素。
8. 可靠性和寿命:了解步进电机的可靠性指标和寿命预期,以确保合适的使用寿命和可靠性。
在进行步进电机的选型时,需要结合上述因素进行综合考虑,并根据实际需求和应用环境选择合适的步进电机。
此外,还应注意与步进电机相关的控制系统、反馈系统和机械传动系统的匹配性,以实现良好的性能和稳定运行。
最好咨询专业的电机供应商或工程师以获取更准确的建议和选择。
如何选择合适的步进电机来满足特定需求
如何选择合适的步进电机来满足特定需求在各种自动化设备和控制系统中,步进电机因其精确的位置控制和相对简单的驱动方式而得到广泛应用。
然而,要选择一款合适的步进电机来满足特定的需求并非易事,需要综合考虑多个因素。
首先,我们需要明确设备或系统对步进电机的性能要求。
这包括精度、速度、扭矩和负载特性等方面。
精度是指电机能够准确到达的位置,对于一些高精度的应用,如数控机床、3D 打印等,就需要选择具有高精度的步进电机。
速度则决定了电机能够多快地完成动作,例如在快速传送带上,就需要高速的步进电机。
扭矩是电机能够输出的力量,对于需要克服较大负载的情况,如起重设备,就必须确保电机具备足够的扭矩。
负载特性也是一个重要的考虑因素。
负载是恒定的还是变化的?是惯性负载还是摩擦力负载?不同的负载类型对电机的性能要求也不同。
如果是惯性负载较大的情况,例如旋转的飞轮,就需要电机具有较好的加速性能;而对于摩擦力负载较大的情况,如直线导轨上的滑动负载,就需要电机在低速时能提供足够的扭矩。
电机的步距角也是选择时需要关注的参数。
步距角越小,电机的分辨率越高,能够实现更精细的位置控制。
常见的步距角有 18 度和 09度等。
如果对位置精度要求极高,还可以选择更小步距角的电机或者通过细分驱动器来提高分辨率。
接下来要考虑的是电机的尺寸和安装方式。
电机的尺寸需要与设备的空间相匹配,过大的电机可能无法安装,而过小的电机可能无法满足性能要求。
安装方式也有多种,如法兰安装、轴安装等,需要根据实际的安装条件来选择。
电机的驱动方式也会影响其性能和使用效果。
常见的驱动方式有恒压驱动和恒流驱动。
恒流驱动能够提供更稳定的电流,从而使电机的运行更加平稳,特别是在高速和高负载情况下表现更为出色。
电源电压也是选择电机时不能忽视的因素。
不同的电机有不同的额定电压范围,需要根据实际能够提供的电源电压来选择合适的电机。
同时,还要考虑电源的稳定性和功率是否能够满足电机的需求。
步进电机的选型与计算
步进电机的选型与计算步进电机是一种常见的电动机类型,广泛应用于各种自动控制系统中。
步进电机以其结构简单、运动精确和控制方便的特点,被广泛应用于打印机、数控机床、机器人等领域。
在选择步进电机和进行计算时,需要考虑以下几个方面:步进角度、扭矩、电流、电压、转速和加速度。
本文将对步进电机的选型和计算进行详细介绍。
1.步进角度选择步进电机通常有两种步进角度可选:1.8度和0.9度。
其中1.8度步进角度的电机更为常见,但如果需要更高的运动精度,可以选择0.9度步进角度的电机。
步进角度越小,电机一圈的步数越多,运动精度也就越高。
2.扭矩选择扭矩是步进电机的输出能力,通常由电机的尺寸和电流决定。
选择合适的扭矩需要考虑应用场景下的负载情况。
如果负载较大或需要较大的运动力矩,需要选择具有较大扭矩的电机。
3.电流选择4.电压选择选择步进电机的电压需要考虑到驱动器的额定电压。
步进电机的电压应该与驱动器能够提供的电压匹配,以确保电机正常工作。
通常,选择合适的电压可以提高电机的响应速度和运动精度。
5.转速和加速度选择在进行步进电机的计算时,可以根据具体的参数和公式进行计算。
以下是步进电机常用的几个计算公式:1.步进电机的转速计算公式:转速 = 频率× 步进角度× 60(单位:rpm)2.步进电机的转矩计算公式:转矩=功率/转速(单位:Nm)3.步进电机的加速度计算公式:加速度 = (最终速度 - 初始速度)/ 时间(单位:rad/s²)这些公式可以根据具体的参数进行灵活计算,以满足不同应用场景的需求。
总结起来,步进电机的选型和计算需要考虑步进角度、扭矩、电流、电压、转速和加速度等因素。
根据具体的应用场景需求,选择合适的步进电机,并进行相关参数的计算,以满足项目的设计要求。
步进电机选型的五大步骤介绍
步进电机选型的五大步骤介绍第一步:步进电机的保持转矩,相当于传统电机所说的“功率”。
当然,他们有着本质的区别。
步进电机的物理结构,完全不同于普通的交、直流电机,它的输出功率是可变的。
通常根据需要的转矩大小,来选择哪种型号的步进电机。
大致来说,扭力在0.8n.m以下的,一般选择28、35、39、42;扭力在1n.m左右的,选择57电机较为合适。
扭力在几n.m或更大的情况下,就应当选择转矩更大的75、85、86、90、110、130等规格的步进电机。
同时,我们还应考虑电机的转速。
因为,电机的输出转矩,与转速成反比关系。
就是说,步进电机在低速(每分钟几百转或更低转速,其输出转矩较大),在高速旋转状态的转矩就很小了。
当然,有些工作环境需要高速电机,就要对步进电机的线圈电阻、电感等指标进行综合权衡。
选择电感稍小一些的电机,作为高速电机,能够获得较大输出转矩。
反之,要求低速大力矩的情况下,就要选择电感在十几或几十mh,电阻也要大一些为好。
第二步:步进电机空载启动频率,一般称为“空起频率”。
这是选购步进电机很重要的一项指标。
如果要求在瞬间频繁启动、停止,并且,转速在1000转/分钟左右或更高。
最好选择反应式或永磁式步进电机,这些电机的“空起频率”都比较高。
第三步:STM电机的相数挑选,这项内容,很多客户几乎没什么注重,大多就是随便出售。
其实,相同相数的电机,工作效果就是相同的。
相数越多,步距角就能搞的比较大,工作时的振动就相对大一些。
大多数场合,采用两二者、三相、五二者混合式STM电机的比较多。
在高速小力矩的工作环境,挑选三相STM电机就是很新颖的。
第四步:防水防腐型步进电机能够防水、防油,适用于某些特殊场合。
例如水下机器人,就需要放水电机。
75byg系列步进电机大多具有防水结构。
对于特种用途的电机,就要针对性选择了。
第五步:特定规格的STM电机,通常须要和生产厂家沟通交流,在技术容许的范围内,加工订制。
比如,出来轴的直径、长短、张开方向等。
步进电机选型方法
步进电机选型方法步进电机简介及选型方法如何选择合适的步进电机1. 负载分类:(1)Tf力矩负载:Tf = GrG 重物重量r 半径(2)TJ惯性负载:J = M(R12+R22)/ 32 (Kgcm)M:质量R1:外径R2:内径TJ = Jdw/dt dw/dt 为角加速度2.力矩曲线图的说明力矩曲线图是步进电机输出特性的重要表现,以下是我们对其中关键词语的解释。
步进电机简介及选型方法说明:1. 工作频率点:表示步进电机在该点的转速值。
单位:Hzn=Θ*Hz / (360*D)n 转/秒Hz 该点的频率值D 电路的细分值,Θ步进电机的步距角例:1.8步进电机,在1/2细分驱动的情况下(即每步0.9)500Hz 时,其速度是1.25转/秒2. 起动区域:步进电机可以直接起动或停止的区域。
3. 运行区域:在这个区域里,电机不能直接运行,必须先要在起动区域内起动,然后通过加速的方式,才能到达该工作区域内。
同样,在该区域内,电机也不能直接制动,否则就会造成失步,必须通过减速的方式到起动区域内,在进行制动。
4. 最大起动频率点:步进电机在空载情况下,最大的直接起动速度点。
5. 最大运行频率点:步进电机在空载情况下,可以达到的最大的运行速度点。
6. 起动力矩:步进电机在特定的工作频率点下,直接起动可带动的最大力矩负载值。
7. 运行力矩:步进电机在特定的工作频率点下,运行中可带动的最大力矩负载值。
由于运动惯性的原因,所以,运行力矩要比起动力矩大。
3 加速和减速运动的控制当一个系统的工作频率点在力矩曲线图的运行区域内时,如何在最短的时间内加速,减速就成了关键。
如下图示,步进电机的动态力矩特性一般在低速时为水平直线状,在高速时,由于电感的影响,很快下滑。
步进电机简介及选型方法(1)直线加速运动已知电机负载为TL,要从F0 在最短时间tr内加速到F1,求tr 和加速脉频率F(t)A.确定TJ,一般TJ =70% Tm。
步进电机选型的计算示例
步进电机选型的计算示例步进电机是一种将电脉冲转化为机械角度的装置,广泛应用于工业自动化领域。
选型步进电机时,需要考虑以下几个方面的因素:1.载荷特性:首先需要确定所需驱动的载荷特性,包括转动惯量、负载扭矩和转速等。
这些参数会决定步进电机的尺寸大小、型号和驱动电流等。
2.加速度和减速度:根据需要的加速度和减速度来选择步进电机。
通常情况下,较大的转动惯量需要更大的电机和更高的驱动电流,以实现较快的加速和减速。
3.驱动方式:根据具体应用的要求来选择驱动方式,主要有全步进驱动和微步进驱动两种。
全步进驱动具有较大的转动角度,而微步进驱动可以实现更精细的位置调整。
4.电磁噪声:步进电机在工作时会产生电磁噪声,需要考虑噪声水平是否符合所需应用的要求。
下面以一个实际应用的计算示例来说明步进电机的选型过程。
假设需要选型的应用为驱动一个转动惯量为0.5 kg·m²的载荷,要求达到最大转速为300 RPM,加速度为5000 RPM/s,减速度为8000RPM/s。
根据这些参数,我们可以按照以下步骤进行步进电机的选型计算:1. 确定负载扭矩:载荷的转动惯量可以根据实际情况或者相关设计手册得到。
假设转动惯量为0.5 kg·m²,可根据公式T=Jα 计算所需的平均扭矩。
其中,T为负载扭矩,J为转动惯量,α为加速度。
根据给定的加速度为5000 RPM/s,可得到平均扭矩T=Jα=0.5kg·m²×5000RPM/s=2500 N·m。
2.确定最大扭矩:最大扭矩一般是平均扭矩的2-3倍,以确保电机在加速和减速时能够提供足够的动力。
假设最大扭矩为平均扭矩的2倍,即最大扭矩为5000N·m。
3.确定转速范围:根据要求的最大转速为300RPM,可以根据实际情况选择合适的步进电机型号。
一般来说,步进电机的最大转速会在数据手册中给出。
4.确定驱动电流:驱动电流的大小与所需的扭矩和转速有关。
步进电机选型
• 调整电机参数:根据验证结果调整电机的参数 • 优化驱动器与控制器:根据验证结果优化驱动器与控制器的设计
04
步进电机驱动器与控制器选型
驱动器与控制器的作用与分类
驱动器的作用
• 将控制信号转换为驱动电机的信号 • 控制电机的启动、停止与反转 • 提供过载保护、过热保护等功能
驱动器的分类
步进电机在自动化设备中的应 用
• 步进电机在自动化设备中的应用领域 • 机器人:关节驱动、末端执行器等 • 打印机:打印头定位、纸张输送等 • 纺织机械:纺织品的卷取、输送等 • 包装机械:包装物的输送、定位等 • 医疗设备:医疗设备定位、移动等
02
步进电机选型的重要因素
负载特性与运动控制需求分析
常见性能测试项目与标准
常见性能测试项目
• 输出功率与效率测试:测量电机的输出功率与效率 • 扭矩与速度测试:测量电机的扭矩与速度 • 定位精度与重复定位精度测试:测量电机的定位精度与 重复定位精度
测试标准
• 国家标准:根据国家相关标准进行测试 • 行业标准:根据行业相关标准进行测试 • 企业标准:根据企业自身需求制定测试标准
控制器的主要性能参数
• 输入信号类型:控制器接收的信号类型 • 输出信号类型:控制器输出的信号类型 • 控制方式:控制器采用的控制方式 • 通讯接口:控制器与其他设备之间的通讯接口
驱动器的选型与搭配技巧
驱动器的选型
• 根据电机类型与性能要求选择合适的驱动器 • 考虑驱动器与控制器之间的接口匹配
驱动器的搭配技巧
成本控制
• 选择性价比高的电机:在保证性能的前提下,降低采购成本 • 选用经济型的驱动器与控制器:在保证性能的前提下,降低驱动与控制成本
同步带步进电机选型计算
选择同步带步进电机的型号时,一般需要考虑以下几个因素:
1. 负载要求:首先确定需要驱动的负载特性,包括负载的惯性、转动惯量、所需的扭矩和速度等。
这些参数将会影响到选择电机的型号和尺寸。
2. 步距角:步进电机的步距角是一个重要的参数,通常是1.8°或0.9°。
较小的步距角可以提供更精细的位置控制,但通常会降低最大转速和扭矩。
3. 驱动方式:确定使用同步带传动的方式,以便根据负载和速度要求来选择合适的同步带规格。
4. 环境条件:考虑电机所处的工作环境条件,如温度、湿度和其他环境因素,以便选择符合要求的防护等级。
5. 动力电源:确定可用的电源类型和电压范围,以便选择合适的电机型号和驱动器。
6. 可靠性要求:根据应用的要求,选择具有足够可靠性和寿命的电机产品。
在选择同步带步进电机时,还需要结合具体的应用场景和性能要求进行综合考虑,通常可以借助厂商提供的选型软件或者咨询相关的电机专业人士来进行详细的计算和选型。
步进电机工作效率如何_步进电机的选择方法
步进电机基本原理工作原理:通常电机的转子为永磁体,当电流流过定子绕组时,定子绕组产生一矢量磁场。
该磁场会带动转子旋转一角度,使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。
当定子的矢量磁场旋转一个角度。
转子也随着该磁场转一个角度。
每输入一个电脉冲,电动机转动一个角度前进一步。
它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。
改变绕组通电的顺序,电机就会反转。
所以可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动。
发热原理:通常见到的各类电机,内部都是有铁芯和绕组线圈的。
绕组有电阻,通电会产生损耗,损耗大小与电阻和电流的平方成正比,这就是我们常说的铜损,如果电流不是标准的直流或正弦波,还会产生谐波损耗;铁心有磁滞涡流效应,在交变磁场中也会产生损耗,其大小与材料,电流,频率,电压有关,这叫铁损。
铜损和铁损都会以发热的形式表现出来,从而影响电机的效率。
步进电机一般追求定位精度和力矩输出,效率比较低,电流一般比较大,且谐波成分高,电流交变的频率也随转速而变化,因而步进电机普遍存在发热情况,且情况比一般交流电机严重。
步进电机工作效率如何虽然步进电机已被广泛地应用,但步进电机并不能像普通的直流电机,交流电机在常规下使用。
它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。
因此用好步进电机却非易事,它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。
如何使步进电机的效率最大化很多人在使用两相步进电机时发现步进电机的转矩小,或达不到额定标称的转矩值,只好加大步进电机的尺寸和标称电流,以满足动力要求。
其实有时并不是电机的问题,而是在步进电机选择或驱动器工作电流的设定上有不妥之处,没有发挥出步进电机的最大效率。
首先,从驱动器方面考虑,目前大多数两相步进电机的驱动器是采用全桥输出的四线接法,如果两相步进电机也是四线的,驱动器按照电机的标称电流设定,应该说是正确的,而且效率最高,输出转矩能够达到最大值,新型步进电机大多是这种形式的。
如何正确选型步进电机
如何正确选型步进电机
如何正确选型步进电机是一门技术,当然熟悉这门技术的人应该是比较清楚的,信轴机电工程师建议这主要涉及到的是三个要素,步距角、静转距以及电流这三大方面,一般来说只要这个三个要素确定下来之后,那么型号大致就可以确定下来了。
首先第一个方面是步距角的选择方面,步距角主要是取决于负载的精度要求,那么将这个负载的当量换到电机轴上,那么每个当量电机应该走多少角度,步距角的角度应该是等于或者是小于这个角度。
第二个方面是电流的选择,电流参数不同,所得到的运行性能是很大不同的。
第三个方面就是静转距的选择,静转距一般应该是摩擦负载的2-3倍内是较好的,这个静转距一旦选定,电机的机座和长度就可以确定下来了。
整个这三方面确定之后,大概的电机选择也就可以确定下来了。
判断需多大力矩:静扭矩是选择步进电机的主要参数之一。
负载大时,需采用大力矩电机。
力矩指标大时,电机外形也大。
判断电机运转速度:转速要求高时,应选相电流较大、电感较小的电机,以增加功率输入。
且在选择步进电机驱动
器时采用较高供电电压。
选择电机的安装规格:如57、86、110等,主要与力矩要求有关。
确定定位精度和振动方面的要求情况:判断是否需细分,需多少细分。
根据电机的电流、细分和供电电压选择驱动器。
信轴步进电机输出力矩高、响应频率高、运行噪音低、动态特性好、惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点。
广泛应用于机电一体化产品中,如:激光行业、数控机床、包装机械、医疗、复印机、传真机、3D打印机等。
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如何选择合适的步进电机2004年3月14日1. 负载分类:(1)Tf力矩负载:Tf = G·rG 重物重量 r 半径(2)TJ惯性负载:J = M(R12+R22)/ 32 (Kg·c m)M:质量R1:外径R2:内径TJ = J·dw/dt dw/dt 为角加速度2.力矩曲线图的说明力矩曲线图是步进电机输出特性的重要表现,以下是我们对其中关键词语的解释。
说明:1. 工作频率点:表示步进电机在该点的转速值。
单位:Hzn=Θ*Hz / (360*D)n 转/秒Hz 该点的频率值D 电路的细分值,Θ步进电机的步距角例:1.8步进电机,在1/2细分驱动的情况下(即每步0.9)500Hz 时,其速度是 1.25转/秒2. 起动区域:步进电机可以直接起动或停止的区域。
3. 运行区域:在这个区域里,电机不能直接运行,必须先要在起动区域内起动,然后通过加速的方式,才能到达该工作区域内。
同样,在该区域内,电机也不能直接制动,否则就会造成失步,必须通过减速的方式到起动区域内,在进行制动。
4. 最大起动频率点:步进电机在空载情况下,最大的直接起动速度点。
5. 最大运行频率点:步进电机在空载情况下,可以达到的最大的运行速度点。
6. 起动力矩:步进电机在特定的工作频率点下,直接起动可带动的最大力矩负载值。
7. 运行力矩:步进电机在特定的工作频率点下,运行中可带动的最大力矩负载值。
由于运动惯性的原因,所以,运行力矩要比起动力矩大。
3 加速和减速运动的控制当一个系统的工作频率点在力矩曲线图的运行区域内时,如何在最短的时间内加速,减速就成了关键。
如下图示,步进电机的动态力矩特性一般在低速时为水平直线状,在高速时,由于电感的影响,很快下滑。
(1)直线加速运动已知电机负载为TL,要从F0 在最短时间tr内加速到F1,求tr 和加速脉频率F(t)A.确定TJ,一般TJ =70% Tm。
B.tr = 1.8*10-5*J*Θ*(F1-F0)/ (TJ-TL)C.F(t)=(F1-F0)*t/tr+F0, 0 < t < tr(2)指数加速运动已知电机负载为TL,要从F0 在最短时间tr内加速到F1,求tr 和加速脉频率F(t)A.确定TJ0,TJ1一般TJ0 =70% Tm0,TJ1 =70% Tm1,TL=60%Tm1B.tr = F4*ln[(TJ0-TL)/(TJ1-TL)]C.F(t)=F2*[1-e^(-t/F4)]+F0, 0 < t < tr其中,F2=(TL-TJ0)*(F1-F0)/(TJ1-TJ0)F4=1.8*10-5*J*Θ*F2 /( TJ0-TL)J 为电机转子和负载的转动惯量,Θ为每一步的度数,整步运行时为电机步距角。
至于减速的控制,只要将上诉的加速脉频率反过来进行即可。
4 振动和噪音一般来说,步进电机在空载运行时,在200pps左右会有一个很严重的振动,甚至会产生失步的现象,这是由于电机转子是一个有质量的物体,当电机运行的频率接近到转子的固有频率,振动就产生了,一般有几种解决的办法:1. 避开振动区,使电机的工作频率不在这个范围内。
2. 采用细分的驱动方式,使原来1步完成的动作分几步完成,减少振动,一般半步运动时,电机的力矩比整步时少15%,采用正弦波电流控制时,力矩减小为30%。
步进电机选型指南2004年3月15日何为步进电机步进电机是一种专门用于位置和速度精确控制的特种电机。
步进电机的最大特点是其“数字性”,对于微电脑发过来的每一个脉冲信号,步进电机在其驱动器的推动下运转一个固定角度(简称一步),如下图所示。
如接收到一串脉冲步进电机将连续运转一段相应距离。
同时您可通过控制脉冲频率,直接对电机转速进行控制。
由于步进电机工作原理易学易用,成本低(相对于伺服)、电机和驱动器不易损坏,非常适合于微电脑和单片机控制,因此近年来在各行各业的控制设备中获得了越来越广泛的应用。
步进电机的种类和特点步进电机在构造上有三种主要类型:反应式(Variable Reluctance,VR)、永磁式(Permanent Magnet,PM)和混合式(Hybrid Stepping,HS)。
∙反应式:定子上有绕组、转子由软磁材料组成。
结构简单、成本低、步距角小,可达1.2°、但动态性能差、效率低、发热大,可靠性难保证。
∙永磁式:永磁式步进电机的转子用永磁材料制成,转子的极数与定子的极数相同。
其特点是动态性能好、输出力矩大,但这种电机精度差,步矩角大(一般为7.5°或15°)。
∙混合式:混合式步进电机综合了反应式和永磁式的优点,其定子上有多相绕组、转子上采用永磁材料,转子和定子上均有多个小齿以提高步矩精度。
其特点是输出力矩大、动态性能好,步矩角小,但结构复杂、成本相对较高。
按定子上绕组来分,共有二相、三相和五相等系列。
最受欢迎的是两相混合式步进电机,约占 97% 以上的市场份额,其原因是性价比高,配上细分驱动器后效果良好。
该种电机的基本步矩角为1.8°/步,配上半步驱动器后,步矩角减少为0.9°,配上细分驱动器后其步矩角可细分达256倍(0.007°)。
由于摩擦力和制造精度等原因,实际控制精度略低。
同一步进电机可配不同细分的驱动器以改变精度和效果。
雷赛精密电机厂引进美国技术生产的步进电机,采用优质冷轧钢片和耐高温永磁体,具有温升低、可靠性高等特点。
由于其具有良好的内部阻尼特性,因而运行平稳,无明显震荡区。
命名规则上例表示机座号为57mm,两相混合式,步距角为1.8度,扭矩0.9Nm,设计序号01,单边出轴的电机。
选型列表∙ 小体积,高力矩,品种齐全 ∙ 可为批量用户定制非标电机 ∙ ISO9001:2000质量体系 ∙ 大量出口欧洲、美国等地三相步进电机步进电机作为执行元件,是机电一体化的关键产品之一,广泛应用在各种自动化控制系统中,现在常用的步进电机有:反应式、永磁式、混合式和单相式步进电机等。
市场上现阶段以两相、五相混合式步进电机获得较多的应用。
为了进一步改进步进系统的控制效果,雷赛公司推出了比两相和五相性能更加优越的三相混合式进电机和三相步进驱动器。
由于三相步进系统采用正弦电流驱动工作方式,应用交流伺服原理控制,因此具有高转矩、低震动、发热小、可靠性高等优点。
更好地解决了传统步进电机低速爬行、有共振区、噪音大、高速扭矩小、起动频率低和驱动器可靠性差等缺点,具有交流伺服电机的某些运行特性。
雷赛公司三相步进系统产品地运行效果可与进口产品相媲美。
怎样选择步进电机和驱动器∙判断需多大力矩:静扭矩是选择步进电机的主要参数之一。
负载大时,需采用大力矩电机。
力矩指标大时,电机外形也大。
∙判断电机运转速度:转速要求高时,应选相电流较大的电机,以增加功率输入。
且在选择驱动器时采用较高供电电压。
∙选择电机的安装规格:如57,86,110等,主要与力矩要求有关。
∙确定定位精度和振动方面的要求情况:判断是否需细分,需多少细分。
∙根据电机的电流、细分和供电电压选择驱动器。
步进驱动器选型指南2004年3月15日步进驱动器是步进系统中的核心组件之一。
如下图所示,它按照控制器发来的脉冲/方向指令(弱电信号)对电机线圈电流(强电)进行控制,从而控制电机转轴的位置和速度。
雷赛驱动器全部采用先进的双极恒流斩波方式对步进电机进行驱动。
步进驱动器工作模式有三种基本的步进电机驱动模式:整步、半步、细分。
其主要区别在于电机线圈电流的控制精度(即激磁方式)。
∙整步驱动在整步运行中,同一种步进电机既可配整/半步驱动器也可配细分驱动器,但运行效果不同。
步进驱动器按脉冲/方向指令对两相步进电机的两个线圈循环激磁(即将线圈充电设定电流),这种驱动方式的每个脉冲将使电机移动一个基本步距角,即1.80度 (标准两相电机的一圈共有200个步距角)。
∙半步驱动在单相激磁时,电机转轴停至整步位置上,驱动器收到下一脉冲后,如给另一相激磁且保持原来相继处在激磁状态,则电机转轴将移动半个步距角,停在相邻两个整步位置的中间。
如此循环地对两相线圈进行单相然后双相激磁步进电机将以每个脉冲0.90度的半步方式转动。
所有雷赛公司的整/半步驱动器都可以执行整步和半步驱动,由驱动器拨码开关的拨位进行选择。
和整步方式相比,半步方式具有精度高一倍和低速运行时振动较小的优点,所以实际使用整/半步驱动器时一般选用半步模式。
细分驱动细分驱动模式具有低速振动极小和定位精度高两大优点。
对于有时需要低速运行(即电机转轴有时工作在60rpm以下)或定位精度要求小于0.90度的步进应用中,细分驱动器获得广泛应用。
其基本原理是对电机的两个线圈分别按正弦和余弦形的台阶进行精密电流控制,从而使得一个步距角的距离分成若干个细分步完成。
如上图所示。
例如十六细分的驱动方式可使每圈200标准步的步进电机达到每圈200*16=3200步的运行精度(即0.1125°)。
雷赛公司可提供规格齐全、性能优越、品质可靠、价格优惠的十余款细分驱动器。
雷赛步进驱动技术雷赛公司作为中国最主要的步进驱动器生产厂家之一,大批量生产高性价比两相步进驱动器,适配各种4,6,8 线国产和进口电机。
其中部分型号采用美国专利技术,性能极其优越。
另有数款由本公司自主开发且获中国专利的产品其性价比更富吸引力。
选型列表命名规则上例表示两相,新一代技术,50V电压,4.2A电流,设计版本为A,专用编号为10270的步进驱动器。
选型原则∙驱动器的电流:电流是判断驱动器能力的大小,是选择驱动器的重要指标之一,通常驱动器的最大电流要略大于电机标称电流,通常驱动器有2.0A、3.5A、6.0A、8.0A等规格。
∙驱动器供电电压:供电电压是判断驱动器升速能力的标志,常规电压供给有:24VDC、40VDC、80VDC、110VAC 等。
∙驱动器的细分:细分是控制精度的标志,通过增大细分能改善精度。
细分能增加电机平稳性,通常步进电机都有低频振动的特点,通过加大细分可以改善,使电机运行非常平稳。
控制信号接口说明∙差分式接口:多数雷赛驱动器采用差分式接口电路,内置高速光电耦合器,允许接收长线驱动器,集电极开路和PNP输出电路的信号,可适配各种控制器接口,包括西门子PLC。
建议用长线驱动器(例如:AM26LS31)电路,抗干扰能力强。
∙单/双脉冲模式:多数雷赛驱动器可以接收两类脉冲信号:一种为脉冲+方向形式(单脉冲);一种为正脉冲+反脉冲(双脉冲)形式。
可通过驱动器内部的跳线器进行选择。