步進馬達控制電路

Ⅰ 步進電機控制原理

1.步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制元件。在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決於脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉過一個步距角。這一線性關系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領域用步進電機來控制變的非常的簡單。 雖然步進電機已被廣泛地應用，但步進電機並不能象普通的直流電機，交流電機在常規下使用。它必須由雙環形脈沖信號、功率驅動電路等組成控制系統方可使用。因此用好步進電機卻非易事，它涉及到機械、電機、電子及計算機等許多專業知識。 目前,生產步進電機的廠家的確不少，但具有專業技術人員，能夠自行開發，研製的廠家卻非常少，大部分的廠家只一、二十人，連最基本的設備都沒有。僅僅處於一種盲目的仿製階段。這就給戶在產品選型、使用中造成許多麻煩。簽於上述情況，我們決定以廣泛的感應子式步進電機為例。敘述其基本工作原理。望能對廣大用戶在選型、使用、及整機改進時有所幫助。

二、感應子式步進電機工作原理（一）反應式步進電機原理由於反應式步進電機工作原理比較簡單。下面先敘述三相反應式步進電機原理。

1、結構： 電機轉子均勻分布著很多小齒，定子齒有三個勵磁繞阻，其幾何軸線依次分別與轉子齒軸線錯開。0、1/3て、2/3て,（相鄰兩轉子齒軸線間的距離為齒距以て表示），即A與齒1相對齊，B與齒2向右錯開1/3て，C與齒3向右錯開2/3て，A'與齒5相對齊，（A'就是A，齒5就是齒1）下面是定轉子的展開圖：

2、旋轉： 如A相通電，B，C相不通電時，由於磁場作用，齒1與A對齊，（轉子不受任何力以下均同）。 如B相通電，A，C相不通電時，齒2應與B對齊，此時轉子向右移過1/3て，此時齒3與C偏移為1/3て，齒4與A偏移（て-1/3て）=2/3て。如C相通電，A，B相不通電，齒3應與C對齊，此時轉子又向右移過1/3て，此時齒4與A偏移為1/3て對齊。 如A相通電，B，C相不通電，齒4與A對齊，轉子又向右移過1/3て 這樣經過A、B、C、A分別通電狀態，齒4（即齒1前一齒）移到A相，電機轉子向右轉過一個齒距，如果不斷地按A，B，C，A……通電，電機就每步（每脈沖）1/3て,向右旋轉。如按A，C，B，A……通電，電機就反轉。 由此可見：電機的位置和速度由導電次數（脈沖數）和頻率成一一對應關系。而方向由導電順序決定。 不過，出於對力矩、平穩、噪音及減少角度等方面考慮。往往採用A-AB-B-BC－C-CA-A這種導電狀態，這樣將原來每步1/3て改變為1/6て。甚至於通過二相電流不同的組合，使其1/3て變為1/12て，1/24て，這就是電機細分驅動的基本理論依據。 不難推出：電機定子上有m相勵磁繞阻，其軸線分別與轉子齒軸線偏移1/m,2/m……(m-1)/m,1。並且導電按一定的相序電機就能正反轉被控制——這是步進電機旋轉的物理條件。只要符合這一條件我們理論上可以製造任何相的步進電機，出於成本等多方面考慮，市場上一般以二、三、四、五相為多。
3、力矩： 電機一旦通電，在定轉子間將產生磁場（磁通量Ф）當轉子與定子錯開一定角度產生力F與（dФ/dθ）成正比

其磁通量Ф=Br*S Br為磁密，S為導磁面積 F與L*D*Br成正比 L為鐵芯有效長度，D為轉子直徑 Br=N·I/RN·I為勵磁繞阻安匝數（電流乘匝數）R為磁阻。力矩=力*半徑力矩與電機有效體積*安匝數*磁密 成正比（只考慮線性狀態）因此，電機有效體積越大，勵磁安匝數越大，定轉子間氣隙越小，電機力矩越大，反之亦然。

（二）感應子式步進電機

1、特點： 感應子式步進電機與傳統的反應式步進電機相比，結構上轉子加有永磁體，以提供軟磁材料的工作點，而定子激磁只需提供變化的磁場而不必提供磁材料工作點的耗能，因此該電機效率高，電流小，發熱低。因永磁體的存在，該電機具有較強的反電勢，其自身阻尼作用比較好，使其在運轉過程中比較平穩、噪音低、低頻振動小。 感應子式步進電機某種程度上可以看作是低速同步電機。一個四相電機可以作四相運行，也可以作二相運行。（必須採用雙極電壓驅動），而反應式電機則不能如此。例如：四相，八相運行（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A）完全可以採用二相八拍運行方式.不難發現其條件為C= ,D= . 一個二相電機的內部繞組與四相電機完全一致，小功率電機一般直接接為二相，而功率大一點的電機，為了方便使用，靈活改變電機的動態特點，往往將其外部接線為八根引線（四相），這樣使用時，既可以作四相電機使用，可以作二相電機繞組串聯或並聯使用。

2、分類 感應子式步進電機以相數可分為 ：二相電機、三相電機、四相電機、五相電機等。以機座號（電機外徑）可分為：42BYG(BYG為感應子式步進電機代號）、57BYG、86BYG、110BYG、（國際標准），而像70BYG、90BYG、130BYG等均為國內標准。

3、步進電機的靜態指標術語相數：產生不同對極N、S磁場的激磁線圈對數。常用m表示。拍數：完成一個磁場周期性變化所需脈沖數或導電狀態用n表示，或指電機轉過一個齒距角所需脈沖數，以四相電機為例，有四相四拍運行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍運行方式即 A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A.步距角：對應一個脈沖信號，電機轉子轉過的角位移用θ表示。θ=360度（轉子齒數J*運行拍數），以常規二、四相，轉子齒為50齒電機為例。四拍運行時步距角為θ=360度/（50*4）=1.8度（俗稱整步），八拍運行時步距角為θ=360度/（50*8）=0.9度（俗稱半步）。定位轉矩：電機在不通電狀態下，電機轉子自身的鎖定力矩（由磁場齒形的諧波以及機械誤差造成的）靜轉矩：電機在額定靜態電作用下，電機不作旋轉運動時，電機轉軸的鎖定力矩。此力矩是衡量電機體積（幾何尺寸）的標准，與驅動電壓及驅動電源等無關。 雖然靜轉矩與電磁激磁安匝數成正比，與定齒轉子間的氣隙有關，但過份採用減小氣隙，增加激磁安匝來提高靜力矩是不可取的，這樣會造成電機的發熱及機械噪音。

Ⅱ 步進電機控制電路中各元件功能

74LS04：六角復倒相器；4N25：通用光電制耦合器；二極體D1~D5：續流二極體。

各元件功能：
4N25(通用光電耦合器)：當輸入端加電信號時發光器發出光線，受光器接受光線之後就產生光電流，從輸出端流出，從而實現了「電—光—電」轉換。
74LS04(六角倒相器)：可以將輸入信號的相位反轉180度，這種電路應用在摸擬電路，比如說音頻放大，時鍾振盪器等
二極體D1~D5(續流二極體):用來保護元件不被感應電壓擊穿或燒壞，以並聯的方式接到產生感應電動勢的元件兩端，並與其形成迴路，使其產生的高電動勢在迴路以續電流方式消耗，從而起到保護電路中的元件不被損壞的作用。

各個部件在一套完整三相電機驅動電路中：
由8031提供相序(時序)正脈沖，經74LS04倒相後輸出負脈沖，經4N25隔離倒相後輸出正脈沖驅動復合管打開，將繞組底邊接地使電流流經繞組。
當繞組通電後再切斷電源時，繞組所產生的自感電動勢左邊正、右邊負，而且比加在繞組上的工作電壓高出N倍，這個感生電壓很高，對開關復合管是一種威協，在繞組上並接續流二極體D，就是為繞組的自感電動勢提供一個泄放通道。消除感生電壓對開關器件的危害。

Ⅲ 步進電機細分驅動電路

步進電機細分驅動電路

為了對步進電機的相電流進行控制,從而達到細分步進電機步距角的目的,人們曾設計了很多種步進電機的細分驅動電路。隨著微型計算機的發展,特別是單片計算機的出現,為步進電機的細分驅動帶來了便利。目前,步進電機細分驅動電路大多數都採用單片微機控制,它們的構成框圖如圖4 所示。

單片機根據要求的步距角計算出各相繞組中通過的電流值,並輸出到數模轉換器(DPA) 中,由DPA 把數字量轉換為相應的模擬電壓,經過環形分配器加到各相的功放電路上,控制功放電路給各相繞組通以相應的電流,來實現步進電機的細分。單片機控制的步進電機細分驅動電路根據末級功放管的工作狀態可分為放大型和開關型兩種放大型步進電機細分驅動電路中末級功放管的輸出電流直接受單片機輸出的控制電壓控制,電路較簡單,電流的控制精度也較高,但是由於末級功放管工作在放大狀態,使功放管上的功耗較大,發熱嚴重,容易引起晶體管的溫漂,影響驅動電路的性能。

甚至還可能由於晶體管的熱擊穿,使電路不能正常工作。因此該驅動電路一般應用於驅動電流較小、控制精度較高、散熱情況較好的場合。開關型步進電機細分驅動電路中的末級功放管工作在開關狀態,從而使得晶體管上的功耗大大降低,克服了放大型細分電路中晶體管發熱嚴重的問題。但電路較復雜,輸出的電流有一定的波紋。因此該驅動電路一般用於輸出力矩較大的步進電機的驅動。

隨著大輸出力矩步進電機的發展,開關型細分驅動電路近年來得到長足的發展。目前,最常用的開關型步進電機細分驅動電路有斬波式和脈寬調制(PWM) 式兩種。斬波式細分驅動電路的基本工作原理是對電機繞組中的電流進行檢測,和DPA 輸出的控制電壓進行比較,若檢測出的電流值大於控制電壓,電路將使功放管截止,反之,使功放管導通。這樣,DPA輸出不同的控制電壓,繞組中將流過不同的電流值。脈寬調制式細分驅動電路是把DPA 輸出的控制電壓加在脈寬調制電路的輸入端,脈寬調制電路將輸入的控制電壓轉換成相應脈沖寬度的矩形波,通過對功放管通斷時間的控制,改變輸出到電機繞組上的平均電流。

由於電機繞組是一個感性負載,對電流有一定的波波作用,而且脈寬調制電路的調制頻率較高,一般大於20 kHz ,因此,雖然是斷續通電,但電機繞組中的電流還是較平穩的。和斬波式細分動電路相比,脈寬調制式細分驅動電路的控制精度高,工作頻率穩定,但線路較復雜。因此,脈寬調制式細分驅動電路多用於綜合驅動性能要求較高的場合。

Ⅳ 步進電機控制電路的設計

採用CMOS電路可以的。

Ⅳ 步進電動機的控制電源由哪幾部分組成

步進電動機的控制電源由以下部分組成：
1、AC/DC轉換和穩壓部分；起到交流電源的交流轉直流的轉換功能，並兼具穩壓的作用。
2、DC匯流排的全橋供電部分；步進電機需要正反轉，必須要有安全可靠的換向電路，這里就是完成這個功能。
3、全橋的驅動電路的驅動部分；全橋電路的工作與換向，需要前級的邏輯信號控制，所以，這里有一個邏輯的介面電路來實現。

Ⅵ 五相步進電機控制系統

五相步進電機控制系統研究 1 引言
CIPH9803A是一種可編程五相步進電機控制晶元。該晶元具有步數設置（最大步數高達100萬步）、可逆運轉、啟動、停車、暫停、工速、快速等多種設置功能，它具有一個感測信號輸入埠，可控制步進電機的定位停車。實際應用表明，以CIPH9803A專用晶元為核心的五相步進電機控制電路具有成本低、可靠性高等優點，特別適合機床設備的技術改造。 2 引腳功能和技術參數
2．1 引腳功能
CIPH9803A晶元的引腳排列如圖1所示。各引腳功能如下：
RST：復位引腳，高電平有效，正常工作時，該引腳應為低電平；
OUT1～OUT5：分別為五相步進電機的A～E相的激勵輸出，均為負脈沖有效，負載電流小於25mA；
XTAL1、XTAL2：晶體振盪電路接入端；
STOP：步進電機停車輸入端，負脈沖有效。當步進電機運行到指定位置時，可將光電感測器產生的負脈沖輸入到該端，以自動停止步進電機的運行；
LED：按鍵指示輸出端，低電平有效。在鍵盤的任一鍵按下時，該端輸出低電平；

GND：電源地；
VDD：電源正端（＋2．7～＋6．5V）；
C1～C4：分別用於連接行列式鍵盤的第1～4列；
R1～R4：分別用於連接行列式鍵盤的第1～4行。2．2 主要技術參數
CIPH9803A的主要技術參數如下：
●工速：6r／min；
●快速：60r／min；
●OUT1～OUT5：步進電機的五相激勵輸出，為五相十拍，負載能力小於25mA；
●最大步數設置：999999步。3 工作原理
CIPH9803A在工作時，首先應由鍵盤設置步進電機的運轉步數。在步數設置過程中，如果發現當前輸入的數字有誤，可按一下「C」功能鍵將其消除，每按一次「C」功能鍵就可消除一位已輸入的數字，如果連按六次「C」功能鍵，就可消除已輸入的六位數字；運轉步數設置好後，可由「A」功能鍵設置正反轉標志，「A」功能鍵是正反轉雙功能切換鍵，默認為正轉；由「B」功能鍵設置工速與快速標志，「B」功能鍵是工速與快速雙功能切換鍵，默認為工速；當步進電機的運轉步數、正反轉標志以及工速快速標志等設置好後，只要按一下「E」功能鍵則可立即啟動步進電機運行。在步進電機運行過程中，如果需要暫停，只要按一下 「D」鍵即可，若再按一下「D」鍵，則步進電機將繼續運行。步進電機停車方式有三種：一是運行到規定步數後自動停車；二是按「F」功能鍵強行停車；三是由定位感測器獲取的定位信號來控制停車。 4 應用電路
基於CIPH9803A專用晶元的五相步進電機控制系統電路如圖2所示。圖中，固態繼電器為步進電機功率驅動器件，用戶應根據步進電機負載大小合理選擇固態繼電器的型號，如5A、10A、15A、20A等。5 結束語
基於CIPH9803A專用晶元的五相步進電機控制系統具有集成度高、外圍電路簡單、便於維護、運行可靠等特點。該系統在天津某機電公司機床設備的技術改造中使用後，效果十分理想。

Ⅶ 步進電機基本控制方法

進電機的基本控制方法有幾下幾種情況：1、採用專用晶元，這樣控制簡單，成本就低，但一般工作電流不大約2A左右，工作電壓不高，36VDC左右；2、採用MCU+功率器件的方式，電流通過模擬電路來控制，MCU提供細分環形分配器，這種方式，控制相對簡單，工作電流和電壓都可以做大，但控制參數一般比較固定，應用不靈活；3、採用DSP實現全數字式控制，控制比較復雜，但控制演算法靈活，可以自動整定不同電機的控制參數。

Ⅷ 控制步進電機的電氣線路圖

你選用的是什麼牌子PLC和步進？不一樣的牌子接線方法不同的。

Ⅸ 步進電機和驅動器怎樣接入控制電路

步進電機一般採用L298N驅動,圖中是其對兩個二相步進電機的驅動,也可以直接驅動一個四相步進電機. L298N的接線查看其引腳圖. 四相步進電機的接線通過線的顏色區分