優(yōu)勢供應Miksan電機4A TX

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江蘇邱成機電有限公司

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江蘇邱成機電有限公司是一家集研發(fā)、工程、銷售、技術服務于一體的現(xiàn)代化企業(yè)，是國內(nèi)自動化領域具競爭力的設備供應商。公司主要經(jīng)營歐美和日韓 等發(fā)達國家的機電一體化設備、高精度分析檢測儀器、環(huán)境與新能源工業(yè)設備及電動工具等工控自動化產(chǎn)品。 

步進電機是一種將電脈沖信號轉換成相應角位移或線位移的電動機。每輸入一個脈沖信號，轉子就轉動一個角度或前進一步，其輸出的角位移或線位移與輸入的脈沖數(shù)成正比，步進電機又稱為脈沖電機，基于最基本的電磁鐵原理，它是一種可以自由回轉的電磁鐵，其動作原理是依靠氣隙磁導的變化來產(chǎn)生電磁轉矩。其原始模型是起源于1830年至1860年間。1870年前后開始以控制為目的的嘗試，應用于氫弧燈的電極輸送機構中。這被認為是最初的步進電機。二十世紀初，在電話自動交換機中廣泛使用了步進電機。由于西方資本主義列強爭奪殖民地，步進電機在缺乏交流電源的船舶和飛機等獨立系統(tǒng)中得到了廣泛的使用。二十世紀五十年代后期晶體管的發(fā)明也逐漸應用在步進電機上，對于數(shù)字化的控制變得更為容易。到了八十年代后，由于廉價的微型計算機以多功能的姿態(tài)出現(xiàn)，步進電機的控制方式更加靈活多樣。 [2] 

步進電機相對于其它控制用途電機的最大區(qū)別是，它接收數(shù)字控制信號（電脈沖信號）并轉化成與之相對應的角位移或直線位移，它本身就是一個完成數(shù)字模式轉化的執(zhí)行元件。而且它可開環(huán)位置控制，輸入一個脈沖信號就得到一個規(guī)定的位置增量，這樣的所謂增量位置控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的直流控制系統(tǒng)相比,其成本明顯減低，幾乎不必進行系統(tǒng)調(diào)整。步進電機的角位移量與輸入的脈沖個數(shù)嚴格成正比，而且在時間上與脈沖同步。因而只要控制脈沖的數(shù)量、頻率和電機繞組的相序,即可獲得所需的轉角、速度和方向。 [2] 

我國的步進電機在二十世紀七十年代初開始起步，七十年代中期至八十年代中期為成品發(fā)展階段，新品種和高性能電機不斷開發(fā)，目前，隨著科學技術的發(fā)展，特別是永磁材料、半導體技術、計算機技術的發(fā)展，使步進電機在眾多領域得到了廣泛應用。 [2] 

步進電機控制技術及發(fā)展概

況

作為一種控制用的特種電機，步進電機無法直接接到直流或交流電源上工作，必須使用專用的驅動電源（步進電機驅動器）。在微電子技術，特別計算機技術發(fā)展以前，控制器（脈沖信號發(fā)生器）*由硬件實現(xiàn)，控制系統(tǒng)采用單獨的元件或者集成電路組成控制回路，不僅調(diào)試安裝復雜，要消耗大量元器件，而且一旦定型之后，要改變控制方案就一定要重新設計電路。這就使得需要針對不同的電機開發(fā)不同的驅動器，開發(fā)難度和開發(fā)成本都很高，控制難度較大，限制了步進電機的推廣。 [2] 

由于步進電機是一個把電脈沖轉換成離散的機械運動的裝置，具有很好的數(shù)據(jù)控制特性，因此，計算機成為步進電機的理想驅動源，隨著微電子和計算機技術的發(fā)展，軟硬件結合的控制方式成為了主流，即通過程序產(chǎn)生控制脈沖,驅動硬件電路。單片機通過軟件來控制步進電機，更好地挖掘出了電機的潛力。因此，用單片機控制步進電機已經(jīng)成為了一種必然的趨勢，也符合數(shù)字化的時代趨勢。 [2] 

主要分類編輯 播報

步進電動機的結構形式和分類方法較多，一般按勵磁方式分為磁阻式、永磁式和混磁式三種；按相數(shù)可分為單相、兩相、三相和多相等形式。 [1] 要讓電機轉動起來，首先控制部就必須根據(jù)hall-sensor感應到的電機轉子所在位置，然后依照定子繞線決定開啟(或關閉)換流器 (inverter)中功率晶體管的順序，如 下（圖二） inverter中之AH、BH、CH(這些稱為上臂功率晶體管)及AL、BL、CL(這些稱為下臂功率晶體管)，使電流依序流經(jīng)電機線圈產(chǎn)生順向(或逆 向)旋轉磁場，并與轉子的磁鐵相互作用，如此就能使電機順時/逆時轉動。當電機轉子轉動到hall-sensor感應出另一組信號的位置時，控制部又再開 啟下一組功率晶體管，如此循環(huán)電機就可以依同一方向繼續(xù)轉動直到控制部決定要電機轉子停止則關閉功率晶體管(或只開下臂功率晶體管)；要電機轉子反向則功 率晶體管開啟順序相反?！』旧瞎β示w管的開法可舉例如下：　AH、BL一組→AH、CL一組→BH、CL一組→BH、AL一組→CH、AL一組→CH、BL一組　但絕不能開成AH、AL或BH、BL或CH、CL。此外因為電子零件總有開關的響應時間，所以功率晶體管在關與開的交錯時間要將零件的響應時間考慮進去，否則當上臂(或下臂)尚未*關閉，下臂(或上臂)就已開啟，結果就造成上、下臂短路而使功率晶體管燒毀。

控制方法編輯 播報

當電機轉動起來，控制部會再根據(jù)驅動器設定的速度及加/減速率所組成的命令 (Command)與hall-sensor信號變化的速度加以比對(或由軟件運算)再來決定由下一組(AH、BL或AH、CL或BH、CL或……)開關 導通，以及導通時間長短。速度不夠則開長，速度過頭則減短，此部份工作就由PWM來完成。PWM是決定電機轉速快或慢的方式，如何產(chǎn)生這樣的PWM才是要 達到較精準速度控制的核心。高轉速的速度控制必須考慮到系統(tǒng)的CLOCK 分辨率是否足以掌握處理軟件指令的時間，另外對于hall-sensor信號變化的資料存取方式也影響到處理器效能與判定正確性、實時性。至于低轉速的速 度控制尤其是低速起動則因為回傳的hall-sensor信號變化變得更慢，怎樣擷取信號方式、處理時機以及根據(jù)電機特性適當配置控制參數(shù)值就顯得非常重 要?；蛘咚俣然貍鞲淖円詄ncoder變化為參考，使信號分辨率增加以期得到更佳的控制。電機能夠運轉順暢而且響應良好，P.I.D.控制的恰當與否也無 法忽視。之前提到直流無刷電機是閉回路控制，因此回授信號就等于是告訴控制部現(xiàn)在電機轉速距離目標速度還差多少，這就是誤差(Error)。知道了誤差自 然就要補償，方式有傳統(tǒng)的工程控制如P.I.D.控制。但控制的狀態(tài)及環(huán)境其實是復雜多變的，若要控制的堅固耐用則要考慮的因素恐怕不是傳統(tǒng)的工程控制能 *掌握，所以模糊控制、專家系統(tǒng)及神經(jīng)網(wǎng)絡也將被納入成為智能型P.I.D.控制的重要理論。

在我國所采用的步進電機中以反應式步

進電機為主。步進電機的運行性能與控制方式有密切的關系，步進電機控制系統(tǒng)從其控制方式來看，可以分為以下三類：開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)。半閉環(huán)控制系統(tǒng)在實際應用中一般歸類于開環(huán)或閉環(huán)系統(tǒng)中。 [2] 轉速與脈沖頻率成正比。因此，步進電動機又稱脈沖電動機。

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