三相步进电机

三相步进电机 北京精仪达盛科技有限公司 三相步进电机模块实验 一、硬件资源介绍 本模块由45BC340C型步进电机及其驱动电路组成。 (一) 步进电机: 一般电动机都是连续旋转，而步进电动却是一步一步转动的，故叫步进电动机。每输入一个脉冲信号，该电动机就转过一定的角度(有的步进电动机可以直接输出线位移，称为直线电动机)。因此步进电动机是一种把脉冲变为角度位移(或直线位移)的执行元件。 步进电动机的转子为多极分布，定子上嵌有多相星形连接的控制绕组，由专门电源输入电脉冲信号，每输入一个脉冲信号，步进电动机的转子就前进一步。由于输入的是脉冲信号，输出的角位移是断续的，所以又称为脉冲电动机。 随着数字控制系统的发展，步进电动机的应用将逐渐扩大。 步进电动机的种类很多，按结构可分为反应式和激励式两种;按相数分则可分为单相、两相和多相三种。 图1 反应式步进电动机的结构示意图 图1是反应式步进电动机结构示意图，它的定子具有均匀分布的六个磁极，磁极上绕有绕组。两个相对的磁极组成一组，联法如图所示。 模块中用到的45BC340型步进电机为三相反应式步进电机，下面介绍它单三拍、六拍及双三拍通电方式的基本原理。 1、单三拍通电方式的基本原理 设A相首先通电(B、C两相不通电)，产生A-A′轴线方向的磁通，并通过转子形成闭合回路。这时A、A′极就成为电磁铁的N、S极。在磁场的作用下，转子总是力图转到磁阻最小的位置，也就是要转到转子的齿对齐A、A′极的位置(图2a);接着B相通电(A、C两相不通电)，转了便顺时针方向转过30?，它的齿和C、C′极对齐(图2c)。不难理解，当脉冲信号一个一个发来时，如果按A?C?B?A?…的顺序通电，则电机转子便逆时针方向转动。这种通电方式称为单三拍方式。 图2 单三拍通电方式时转子的位置 1 第 页 北京精仪达盛科技有限公司 2、六拍通电方式的基本原理 设A相首先通电，转子齿与定子A、A′对齐(图3a)。然后在A相继续通电的情况下接通B相。这时定子B、B′极对转子齿2、4产生磁拉力，使转子顺时针方向转动，但是A、A′极继续拉住齿1、3，因此，转子转到两个磁拉力平衡为止。这时转子的位置如图3b所示，即转子从图(a)位置顺时针转过了15?。接着A相断电，B相继续通电。这时转子齿2、4和定子B、B′极对齐(图c)，转子从图(b)的位置又转过了15?。其位置如图3d所示。这样，如果按A?A、B?B?B、C?C?C、A?A…的顺序轮流通电，则转子便顺时针方向一步一步地转动，步距角15?。电流换接六次，磁场旋转一周，转子前进了一个齿距角。如果按A?A、C?C?C、B?B?B、A?A…的顺序通电，则电机转子逆时针方向转动。这种通电方式称为六拍方式。 a.A相通电 b.A、B相通电 c.B相通电 d.B、C相通电 图3 六拍通电时转子位置 3、双三拍通电方式的基本原理 如果每次都是两相通电，即按A、B?B、C?C、A?A、B?…的顺序通电，则称为双三拍方式，从图3b，和图3d可见，步距角也是30?。因此，采用单三拍和双三拍方式时转子走三步前进了一个齿距角，每走一步前进了三分之一齿距角;采用六拍方式时，转子走六步前进了一个齿距角，每走一步前进了六分之一齿距角。因此步距角θ可用下式计算: θ,360?/Zr×m 式中Zr是转子齿数;m是运行拍数。 一般步进电动机最常见的步距角是3?或1(5?。由上式可知，转子上不只4个齿(齿距角90?)，45BC340C有40个齿(齿距角为9?)。为了使转子齿与定子齿对齐，两者的齿宽和齿距必须相等。因此，定子上除了6个极以外，在每个极面上还有5个和转子齿一样的小齿。步进电动机的结构图如图4所示。 2 第 页 北京精仪达盛科技有限公司 图4 三相反应式步进电动机的结构图 由上面介绍可知，步进电动机具有结构简单、维护方便、精确度高、起动灵敏、停车准确等性能。此外，步进电动机的转速决定于电脉冲频率，并与频率同步。 (二)、驱动电路: 本模块采用星型接发，三相绕阻的公共端接+12V，另三端控制信号先经74HC04反相后驱动NPN三极管2N2222A，由三极管输出驱动步进电机，原理如下: 二、硬件测试 用万用表200Ω挡测颜色一样的两线间的电阻应接近相等。 三、实验 , 实验目的 1、 解步进电机的工作原理。 2、 握步进电机的驱动及编程方法。 , 实验内容 1、给定步进电机正转步数，检查理论值与实际值。 2、给定步进电机反转步数，检查理论值与实际值。 , 实验步骤 1( 实验连线 CS0,273 O0,A O1,B O2,C 2、编程调试程序 3、全速运行程序，通过步进电机菜单修改步数及转向，检查理论值与实际值。 , 实验程序框图(试验程序名:bj3.asm) 3 第 页 北京精仪达盛科技有限公司 4 第 页