步進(jìn)電機主要運用場合

　　目前用于電腦繡花機中的步進(jìn)電機多數(shù)為三相混合式步進(jìn)電機，并采用細(xì)分驅(qū)動技術(shù)可以大大改善步進(jìn)電機的運行品質(zhì)，減少轉(zhuǎn)矩波動，抑制振蕩，降低噪音，提高步矩分辨率。

　　第一、步進(jìn)電機主要用于一些有定位要求的場合，例如：線切割的工作臺拖動，植毛機工作臺（毛孔定位），包裝機（定長度），基本上涉及到定位的場合都用得到。

　　第二、廣泛應(yīng)用于ATM機、噴繪機、刻字機、寫真機、噴涂設(shè)備、醫(yī)療儀器及設(shè)備、計算機外設(shè)及海量存儲設(shè)備、精密儀器、工業(yè)控制系統(tǒng)、辦公自動化、機器人等領(lǐng)域，特別適合要求運行平穩(wěn)、低噪音、響應(yīng)快、使用壽命長、高輸出扭矩的應(yīng)用場合。

　　第三、步進(jìn)電機在電腦繡花機等紡織機械設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用，這類步進(jìn)電機的特點是保持轉(zhuǎn)矩不高，頻繁啟動反應(yīng)速度快、運轉(zhuǎn)噪音低、運行平穩(wěn)、控制性能好、整機成本低。

　　步進(jìn)電機應(yīng)用注意事項

　　1、步進(jìn)電機應(yīng)用于低速場合---每分鐘轉(zhuǎn)速不超過1000轉(zhuǎn)，（0.9度時6666PPS），最好在1000-3000PPS（0.9度）間使用，可通過減速裝置使其在此間工作，此時電機工作效率高，噪音低。

　　2、步進(jìn)電機最好不使用整步狀態(tài)，整步狀態(tài)時振動大。

　　3、由于歷史原因，只有標(biāo)稱為12V電壓的電機使用12V外，其他電機的電壓值不是驅(qū)動電壓伏值，可根據(jù)驅(qū)動器選擇驅(qū)動電壓（建議：57BYG采用直流24V-36V，86BYG采用直流50V，110BYG采用高于直流80V），當(dāng)然12伏的電壓除12V恒壓驅(qū)動外也可以采用其他驅(qū)動電源，不過要考慮溫升。

　　4、轉(zhuǎn)動慣量大的負(fù)載應(yīng)選擇大機座號電機。

　　5、電機在較高速或大慣量負(fù)載時，一般不在工作速度起動，而采用逐漸升頻提速，一電機不失步，二可以減少噪音同時可以提高停止的定位精度。

　　6、高精度時，應(yīng)通過機械減速、提高電機速度，或采用高細(xì)分?jǐn)?shù)的驅(qū)動器來解決，也可以采用5相電機，不過其整個系統(tǒng)的價格較貴，生產(chǎn)廠家少，其被淘汰的說法是外行話。

　　7、電機不應(yīng)在振動區(qū)內(nèi)工作，如若必須可通過改變電壓、電流或加一些阻尼的解決。

　　8、電機在600PPS（0.9度）以下工作，應(yīng)采用小電流、大電感、低電壓來驅(qū)動。

　　9、應(yīng)遵循先選電機后選驅(qū)動的原則。

　　四款步進(jìn)電機電路圖

　　電路圖一：

　　步進(jìn)電機的驅(qū)動電路與51單片機的連接電路圖如上；

　　步進(jìn)電機的驅(qū)動信號必須為脈沖信號！轉(zhuǎn)動的速度和脈沖的頻率成正比，

　　本步進(jìn)電機步進(jìn)角為7.5度。一圈360度，需要48個脈沖完成，（上圖用6引腳接線端子代替步進(jìn)電機）。

　　A組（也就是上圖步進(jìn)電機第三引腳）線圈對應(yīng)P2.4；

　　B組（也就是上圖步進(jìn)電機第四引腳）線圈對應(yīng)P2.5；

　　C組（也就是上圖步進(jìn)電機第五引腳）線圈對應(yīng)P2.6；

　　D組（也就是上圖步進(jìn)電機第六引腳）線圈對應(yīng)P2.7；

　　正轉(zhuǎn)次序：AB組--BC組--CD組--DA組（即一個脈沖，正轉(zhuǎn)7.5度）。

　　電路圖二：

　　步進(jìn)電機具有快速啟停、精確定位的特點，在數(shù)字控制領(lǐng)域經(jīng)常使用步進(jìn)電機作為位置控制的執(zhí)行機構(gòu)。步進(jìn)電機在快速運行中，要求驅(qū)動電路提供給步進(jìn)電機繞組的驅(qū)動電流盡可能地接近其技術(shù)指標(biāo)要求的數(shù)值，以產(chǎn)生足夠的轉(zhuǎn)矩。由于步進(jìn)電機是感性負(fù)載，當(dāng)運行速度提高后要提高繞組的工作電流，必須提高電源電壓。實際應(yīng)用中，常采用的控制方式是高低壓恒流斬波控制。在筆者給西北軸承廠改造磨床的過程中，設(shè)計了一種實用的步進(jìn)電機驅(qū)動電路，它可以驅(qū)動75BF003-130BF003四種型號的三相六拍反應(yīng)式步進(jìn)電機，最高運行頻率每分鐘15000步。該電路除具有恒流斬波的特性外，還具有過流保護和超溫保護的功能。

　　路（圖1）由速度判別電路，過流超溫檢測電路，A、B、C相驅(qū)動電路和電源組成。在該電路中，有單片機輸出的A相驅(qū)動信號（PA）、B相驅(qū)動信號（PB）、C相驅(qū)動信號（PC）和鎖相驅(qū)動信號（L），均為低電平有效。驅(qū)動步進(jìn)電機的高壓電源采用AC70V整流濾波后供給，鎖相電源采用AC4.5V半波整流后供給。另外，電路還需要的+12V和+5V直流電壓采用對AC10V和AC5V經(jīng)過二極管整流濾波后獲得，數(shù)字電路所需要的電源通過板間接口J401由主機提供。　　2各部分電路介紹　　2.1速度判別電路　　速度判別電路的核心是一片可重觸發(fā)單穩(wěn)CD4538（圖2）。當(dāng)單片機控制步進(jìn)電機運行時，首先將鎖相驅(qū)動信號L置為高電電平，隨后PA、PB、PC按照A→AB→B→BC→C→CA→A（或AC→C→BC→B→AB→A→AC）的順序依次輪流出現(xiàn)低電平，從而驅(qū)動步進(jìn)電機一步一步地運行。由于在運行過程中，PA、PB和Pc信號至少有一個會出現(xiàn)跳變（上升沿或下降沿），而這種跳變經(jīng)過由電阻和電容（如R470、C411、R471、R490和D431等）組成的微分電路變成一個負(fù)脈沖加到8輸入端與非門U409的輸入端，進(jìn)而在其輸出端產(chǎn)生一個正脈沖觸發(fā)單穩(wěn)U408A；U408A的輸出Q與鎖相驅(qū)動信號L經(jīng)過由鍺開關(guān)二極管D473、D474構(gòu)成的與門去控制A、B、C三相驅(qū)動電路的斬波電路。由于U408A的暫態(tài)時間大約是1S，因此當(dāng)步進(jìn)電機的運行速度低于每秒鐘l步時，速度判別電路先輸出約1S的高電平，使各相驅(qū)動電路進(jìn)行約1S的恒流斬波動作，使步進(jìn)電機迅速到位，隨后轉(zhuǎn)到鎖相狀態(tài)（步進(jìn)電機各相的電流降到其工作電流的大約一半），以降低步進(jìn)電機的功耗。

　　電路圖三：

　　圖4 四相步進(jìn)電機功率驅(qū)動電路

　　LM331的輸出頻率和輸入電壓存在如下關(guān)系：f0=Vi/（IRt1RL），其中t1由外接的定時元件Rt和Ct決定，t1＝1.1RtCt，IR由內(nèi)部精密電流源提供，IR＝1.9V/RS。故f0=ViRS/（2.09RtRLCt）。RS為可調(diào)電阻，它的作用是調(diào)整LM331的增益偏差。Ct為濾波電容，一般為 0.01～0.1μF，在濾波效果較好的情況下，可使用1μF的電容。為了提高精度和穩(wěn)定度，組容元件選用低溫度系數(shù)的器件。應(yīng)用舉例用PMM8713步進(jìn)電機環(huán)形分配器與SI7300A步進(jìn)電機功率放大器設(shè)計了一個四相步進(jìn)電機功率驅(qū)動電路，PMM8713采取單脈沖輸入、1-2相勵磁方式，電路如圖5所示。圖中PD控制端為SI7300A的輸入電流I0調(diào)節(jié)端，可懸空或接高電平，接高電平時可適當(dāng)提高SI7300A的輸出電流I0，在本應(yīng)用系統(tǒng)中懸空使用。圖中PMM8713的時鐘脈沖輸入信號由LM331（V/F）輸出，方向控制信號和步進(jìn)電機的起停信號由窗口比較電路給出。

　　電路圖四：

　　介紹了BYG通用系列二相步進(jìn)電機最常采用的的單極性和雙極性2種驅(qū)動電路的設(shè)計，從原理上體現(xiàn)了二相步進(jìn)電機的控制方法，增加了步進(jìn)電機驅(qū)動電路設(shè)計的靈活性。二相步進(jìn)電機的單極性和雙極性2種驅(qū)動電路設(shè)計都采用了一片可在線編程的單片機AT89S52作為控制器，由達(dá)林頓功率管TIP142組成的電路作為驅(qū)動器，電路結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計思路清晰。

　　單極性驅(qū)動電路圖

　　雙極性驅(qū)動電路圖