步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間：
2023-03-29 14:42
原理
步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無(wú)累積誤差等特點(diǎn)。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制變的非常的簡(jiǎn)單。雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能象普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號(hào)、功率驅(qū)動(dòng)電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識(shí)。
特點(diǎn)
一、過(guò)載性好
其轉(zhuǎn)速不受負(fù)載大小的影響，不像普通電機(jī)，當(dāng)負(fù)載加大時(shí)就會(huì)出現(xiàn)速度下降的情況，所以步進(jìn)電機(jī)使用在對(duì)速度和位置都有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合。
二、控制方便
步進(jìn)電機(jī)是以“步”為單位旋轉(zhuǎn)的，數(shù)字特征比較明顯，這樣就給計(jì)算機(jī)控制帶來(lái)了很大的方便，反過(guò)來(lái)，計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)也為步進(jìn)電機(jī)開辟了更為廣闊的使用市場(chǎng)。
三、整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單
傳統(tǒng)的機(jī)械速度和位置控制結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，調(diào)整困難，使用步進(jìn)電機(jī)后，使得整機(jī)的結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單和緊湊。
應(yīng)用
1、電子鐘表中的應(yīng)用石英鐘表主要由石英諧振器、集成電路、步進(jìn)電機(jī)(用于指針式)、液晶顯示屏(用于數(shù)字式)、手表電池或交流電源組成，此外還包括導(dǎo)電橡膠、微調(diào)電容、照明燈泡、蜂鳴器等元件。指針式石英手表中，為了把電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橹羔樀霓D(zhuǎn)動(dòng)來(lái)指示時(shí)間，采用了作為換能器的微型步進(jìn)電機(jī)以及齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)。石英鐘的石英振蕩器多數(shù)采用具有較好溫度頻率特性的4.19MHz的石英諧振器，也有采用32768Hz石英諧振器的;鐘內(nèi)經(jīng)常附加音樂(lè)報(bào)時(shí)等功能;步進(jìn)電機(jī)具有較大的輸出力矩等。這些都是為了適應(yīng)石英鐘鐘面較大、使用環(huán)境復(fù)雜等情況而設(shè)計(jì)的。在指針式石英鐘表內(nèi)，步進(jìn)電機(jī)作為換能器，把秒脈沖信號(hào)變成機(jī)械輪系的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)指針指示時(shí)間。步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)是低功耗、小體積、轉(zhuǎn)換效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。常用鐘表步進(jìn)電機(jī)有雙偏心式、單偏心式、雙凹坑式和單凹坑式等徑向充磁的單相永磁步進(jìn)電機(jī)，另外還有軸向充磁的雙定子式步進(jìn)電機(jī)。其中雙凹坑式的定子做成一體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，耗電量小，應(yīng)用較廣。石英鐘用步進(jìn)電機(jī)比石英手表的體積稍大,耗電較多,有較大輸出力矩。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鋼采用矯頑力大、剩磁密度大的合金材料如釤鈷合金等，定子常用坡莫合金，線圈多采用小線徑高強(qiáng)度漆包線。
2、工業(yè)機(jī)器手中的應(yīng)用
工業(yè)機(jī)械手是一種模仿人手動(dòng)作，并按設(shè)定的程序、軌跡和要求代替人手抓取、搬運(yùn)工件或操持工具進(jìn)行操作的機(jī)電一體化自動(dòng)化裝置。步進(jìn)電機(jī)是一種將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成直線位移或角位移的執(zhí)行元件。步進(jìn)電機(jī)的輸出位移量與輸入脈沖個(gè)數(shù)成正比，其速度與單位時(shí)間內(nèi)輸入的脈沖數(shù)(即脈沖頻率)成正比，其轉(zhuǎn)向與脈沖分配到步進(jìn)電機(jī)的各相繞組的相序有關(guān)。所以只要控制指令脈沖的數(shù)量、頻率及電機(jī)繞組通電的相序，便可控制步進(jìn)電機(jī)的輸出位移量、速度和方向。步進(jìn)電機(jī)具有較好的控制性能，其啟動(dòng)、停車、反轉(zhuǎn)及其它任何運(yùn)行方式的改變都可在少數(shù)脈沖內(nèi)完成，且可獲得較高的控制精度.因而得到了廣泛的應(yīng)用。控制系統(tǒng)中PLC用來(lái)產(chǎn)生控制脈沖，通過(guò)PLC編程輸出一定數(shù)量的方波脈沖，控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角進(jìn)而控制伺服機(jī)構(gòu)的進(jìn)給量，同時(shí)通過(guò)編程控制脈沖頻率進(jìn)而控制伺服機(jī)構(gòu)的進(jìn)給速度。環(huán)行脈沖分配器將可編程控制器輸出的控制脈按步進(jìn)電機(jī)的通電順序分配到相應(yīng)的繞組。環(huán)行脈沖分配器可分為軟件環(huán)形分配器和硬件環(huán)形分配器。軟件環(huán)形分配器，即PLC利用軟件編程達(dá)到輪流輸出信號(hào)。對(duì)于功率步進(jìn)電機(jī)要求幾十至上百伏特、幾安至十幾安的驅(qū)動(dòng)能力，因此應(yīng)該采用驅(qū)動(dòng)器對(duì)輸出脈沖進(jìn)行放大。用PLC控制三相步進(jìn)電機(jī)的方法簡(jiǎn)單易行.可靠性高。由于采用了PLC控制步進(jìn)電機(jī)技術(shù)，所以改變控制參數(shù)相當(dāng)方便。只需改變PLC程序中相應(yīng)部分即可。對(duì)任何相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)都可以使用，在設(shè)計(jì)方法上簡(jiǎn)單易行，減少占用PLC的I/0口，與PLC接口時(shí)比較方便，這樣在PLC控制步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)中不僅減少了控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工作量、大大縮短開發(fā)研制周期和節(jié)約了開發(fā)費(fèi)用，而且提高了控制系統(tǒng)的柔性和可靠性，具有較高的推廣和實(shí)用價(jià)值。
3、包裝機(jī)械中的應(yīng)用步進(jìn)電機(jī)控制齒輪泵也可以實(shí)現(xiàn)精確計(jì)量。齒輪泵在輸送粘稠體方面得到了廣泛的應(yīng)用，例如糖漿、豆沙、白酒、油料、番茄醬等的輸送。齒輪泵計(jì)量是靠一對(duì)齒輪嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)計(jì)量的，物料通過(guò)齒與齒的空間被強(qiáng)制從進(jìn)料口送到出料口。動(dòng)力來(lái)自步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的位置及速度由可編程控制器控制，計(jì)量精度高于活塞泵的計(jì)量精度。步進(jìn)電機(jī)適于在低速下運(yùn)行，當(dāng)速度加快時(shí)，步進(jìn)電機(jī)的噪聲會(huì)明顯加大，其它經(jīng)濟(jì)指標(biāo)會(huì)顯著下降。對(duì)于轉(zhuǎn)速比較高的齒輪泵來(lái)說(shuō)，選用升速結(jié)構(gòu)比較好。我們?cè)谡吵眢w包裝機(jī)上開始采用的是步進(jìn)電機(jī)直聯(lián)齒輪泵的結(jié)構(gòu)，結(jié)果噪聲難以避免，可靠性下降。后來(lái)采用直齒輪升速的辦法，降低了步進(jìn)電機(jī)的速度，噪聲得到了控制，可靠性也有所提高，計(jì)量度得到了保證。在制袋、充填、封口為一體的包裝機(jī)中，要求包裝用塑料薄膜定位定長(zhǎng)供給，無(wú)論間歇供給還是連續(xù)供給，都可以用步進(jìn)電機(jī)來(lái)可靠完成。采用步進(jìn)電機(jī)與拉帶滾輪直接連接拉帶，不僅結(jié)構(gòu)得到了簡(jiǎn)化，而且調(diào)節(jié)極為方便，只要通過(guò)控制面板上的按鈕就可以實(shí)現(xiàn)，這樣既節(jié)省了調(diào)節(jié)時(shí)間，又節(jié)約了包裝材料。在間歇式包裝機(jī)中，包裝材料的供送控制可以采用兩種模式：袋長(zhǎng)控制模式和色標(biāo)控制模式。袋長(zhǎng)控制模式適用于不帶色標(biāo)的包裝膜，通過(guò)預(yù)先設(shè)定步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的方法實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)空比的設(shè)定通過(guò)撥碼開關(guān)就可以實(shí)現(xiàn)。色標(biāo)模式配備有光電開關(guān)，光電開關(guān)檢測(cè)色標(biāo)的位置，當(dāng)檢測(cè)到色標(biāo)時(shí)，發(fā)出控制開關(guān)信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)接到信號(hào)后，停止轉(zhuǎn)動(dòng)，延時(shí)一定時(shí)間后，再轉(zhuǎn)動(dòng)供膜，周而復(fù)始，保證按照色標(biāo)的位置定長(zhǎng)供膜。橫封輪每轉(zhuǎn)一周的總時(shí)間與橫封所需要的時(shí)間都是恒定的，要滿足速度同步的要求，可以將步進(jìn)電機(jī)一周內(nèi)的轉(zhuǎn)速分成兩部分，一部分首先滿足速度同步的要求，而另外空載的部分滿足一周總時(shí)間的要求。為了實(shí)現(xiàn)良好的封口質(zhì)量，還可以通過(guò)步進(jìn)電機(jī)對(duì)橫封輪實(shí)現(xiàn)非衡速的控制模式，就是在橫封的每一點(diǎn)上都實(shí)現(xiàn)速度同步。
上一篇
上一篇
相關(guān)新聞
2023/03/29
2023/03/29
關(guān)注手機(jī)端
地址: 常州市武進(jìn)區(qū)長(zhǎng)秀路8號(hào)坤鼎常州西太湖創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)園28-1棟
電話: 13915835985
傳真: 0519-85283692
郵箱: van@fxd-motor.com
copyright ? 2023 常州市富賢達(dá)機(jī)電科技有限公司