原理簡述:直流電機(jī)是利用磁場和導(dǎo)體的相互作用將電能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的機(jī)電裝置(前面已有文章詳解,可翻閱查看),直流電機(jī)是連續(xù)的執(zhí)行器,將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,通過產(chǎn)生連續(xù)角度來實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)。我們可以把電動(dòng)機(jī)分為三種:AC電機(jī)、DC電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)。AC電機(jī)大多用于高功率單相或多相應(yīng)用中,具體的可以在網(wǎng)絡(luò)上尋找資料。本篇文章主要介紹直流電機(jī)。
·基本直流電機(jī)
直流電機(jī)可以容易地控制旋轉(zhuǎn)其速度,從而使它們適合于應(yīng)用中使用是速度控制,伺服類型的控制,直流電機(jī)由兩部分組成,“定子”是靜止部分,“轉(zhuǎn)子”是旋轉(zhuǎn)部分,直流電機(jī)也可分為三類
※有刷電機(jī):直流電機(jī)通過使電流通過換向器和碳刷組件在繞線轉(zhuǎn)子(旋轉(zhuǎn)部件)中產(chǎn)生磁場,因此稱為“拉絲”。定子(靜止部分)磁場通過使用繞線定子勵(lì)磁繞組或永磁體產(chǎn)生。通常有刷直流電機(jī)便宜,小且易于控制;
※無刷電機(jī):直流電機(jī)通過使用連接在其上的永磁體在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生磁場,并且通過電子方式實(shí)現(xiàn)換向。它們通常比傳統(tǒng)的有刷直流電機(jī)更小但更昂貴,因?yàn)樗鼈冊诙ㄗ又惺褂谩盎魻栃?yīng)”開關(guān)來產(chǎn)生所需的定子磁場旋轉(zhuǎn)順序,但它們具有更好的扭矩/速度特性,更高效并且具有更長的使用壽命比同等拉絲類型;
※伺服電機(jī):直流電機(jī)基本上是有刷直流電機(jī),其某種形式的位置反饋控制連接到轉(zhuǎn)子軸。它們連接到PWM型控制器并由其控制,主要用于位置控制系統(tǒng)和無線電控制模型。
有刷微型直流電機(jī)
普通直流電機(jī)具有幾乎線性的特性,其旋轉(zhuǎn)速度由施加的直流電壓決定,其輸出轉(zhuǎn)矩由流過電動(dòng)機(jī)繞組的電流決定。任何直流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度可以從幾分鐘每分鐘(rpm)到數(shù)千轉(zhuǎn)每分鐘變化,使其適用于電子,汽車或機(jī)器人應(yīng)用。通過將它們連接到齒輪箱或齒輪系,可以降低它們的輸出速度,同時(shí)以高速增加電動(dòng)機(jī)的扭矩輸出。
“拉絲”直流電機(jī)
傳統(tǒng)的有刷直流電機(jī)基本上由兩部分組成,電動(dòng)機(jī)的靜止體稱為定子,內(nèi)部部分旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生稱為轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)或用于直流電機(jī)的“電樞”。電動(dòng)機(jī)繞線定子是一個(gè)電磁鐵電路,由電氣線圈組成,它們以圓形結(jié)構(gòu)連接在一起,產(chǎn)生所需的北極,然后是一個(gè)南極,然后是一個(gè)北極等,用于旋轉(zhuǎn)的固定磁場系統(tǒng),不像交流電機(jī)那樣。定子磁場隨施加的頻率連續(xù)旋轉(zhuǎn)。在這些勵(lì)磁線圈內(nèi)流動(dòng)的電流稱為電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流。形成定子磁場的這些電磁線圈可以與電動(dòng)機(jī)電樞串聯(lián),并聯(lián)或同時(shí)電連接(復(fù)合)。串聯(lián)繞組直流電機(jī)的定子勵(lì)磁繞組與電樞串聯(lián)連接。同樣,并聯(lián)繞組直流電機(jī)的定子勵(lì)磁繞組與電樞并聯(lián)連接,如圖所示。
串聯(lián)和并聯(lián)直流電動(dòng)機(jī)示意圖
串聯(lián)和并聯(lián)直流電機(jī)
直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子或電樞由在一端連接在一起的電流承載導(dǎo)體組成,稱為換向器的電隔離銅段。換向器允許在電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)通過碳刷(因此稱為“刷”電機(jī))與外部電源進(jìn)行電連接。由轉(zhuǎn)子設(shè)定的磁場試圖使其自身與固定的定子磁場對(duì)準(zhǔn),導(dǎo)致轉(zhuǎn)子在其軸上旋轉(zhuǎn),但由于換向延遲而不能自身對(duì)準(zhǔn)。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速取決于轉(zhuǎn)子磁場的強(qiáng)度,并且轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)得越快,施加到電動(dòng)機(jī)的電壓越大。通過改變該施加的DC電壓,也可以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
傳統(tǒng)(有刷)直流電機(jī)
永磁體(PMDC)有刷直流電機(jī)通常比其等效繞線定子型直流電機(jī)同類物體小得多且便宜,因?yàn)樗鼈儧]有勵(lì)磁繞組。在永磁直流(PMDC)電動(dòng)機(jī)中,這些勵(lì)磁線圈被強(qiáng)稀土(即Samarium Cobolt或釹鐵硼)型磁體取代,這些磁體具有非常高的磁場。永磁體的使用使得直流電機(jī)比等效的繞線電機(jī)具有更好的線性速度/轉(zhuǎn)矩特性,因?yàn)樗哂杏谰眯郧矣袝r(shí)非常強(qiáng)的磁場,使得它們更適合用于模型,機(jī)器人和伺服系統(tǒng)。雖然直流有刷電機(jī)非常有效且便宜,但是與有刷直流電機(jī)相關(guān)的問題是在換向器和碳刷的兩個(gè)表面之間的重負(fù)載條件下發(fā)生火花,導(dǎo)致自發(fā)熱,壽命短和由于火花引起的電噪聲這會(huì)損壞任何半導(dǎo)體開關(guān)器件,如晶體管。為了克服這些缺點(diǎn),開發(fā)了無刷直流電機(jī)。
“無刷”直流電機(jī)
無刷直流電機(jī)(BDCM)與永磁直流電機(jī)非常相似,但由于換向器火花,沒有任何電刷可以更換或磨損。因此,轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生的熱量很少,從而增加了電動(dòng)機(jī)的壽命。無刷電機(jī)的設(shè)計(jì)通過使用更復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)電路消除了對(duì)電刷的需要,轉(zhuǎn)子磁場是永磁體,其總是與定子磁場同步,允許更精確的速度和轉(zhuǎn)矩控制。然后,無刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)與交流電動(dòng)機(jī)非常相似,使其成為真正的同步電動(dòng)機(jī),但缺點(diǎn)是它比同等的“刷式”電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)更昂貴。無刷直流電機(jī)的控制與普通有刷直流電機(jī)的控制非常不同,因?yàn)檫@種類型的電動(dòng)機(jī)包含一些裝置來檢測產(chǎn)生控制半導(dǎo)體開關(guān)所需的反饋信號(hào)所需的轉(zhuǎn)子角位置(或磁極)。設(shè)備。最常見的位置/極傳感器是“霍爾效應(yīng)傳感器”,但有些電機(jī)也使用光學(xué)傳感器。使用霍爾效應(yīng)傳感器,電磁鐵的極性由電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)電路切換。然后,電機(jī)可以輕松地與數(shù)字時(shí)鐘信號(hào)同步,從而提供精確的速度控制。無刷直流電機(jī)可以構(gòu)造成具有外部永磁轉(zhuǎn)子和內(nèi)部電磁鐵定子或內(nèi)部永磁轉(zhuǎn)子和外部電磁鐵定子。無刷直流電機(jī)與其“拉絲”表兄相比的優(yōu)點(diǎn)是效率更高,可靠性高,電噪聲低,速度控制更好,更重要的是,沒有電刷或換向器磨損產(chǎn)生更高的速度。然而,它們的缺點(diǎn)是它們更昂貴并且控制更復(fù)雜。
直流伺服電機(jī)
直流伺服電機(jī)用于閉環(huán)型應(yīng)用,輸出電機(jī)軸的位置反饋到電機(jī)控制電路。典型的位置“反饋”設(shè)備包括旋轉(zhuǎn)變壓器,編碼器和電位計(jì),用于無線電控制模型,如飛機(jī)和船只等。伺服電動(dòng)機(jī)通常包括用于減速的內(nèi)置齒輪箱,并且能夠直接提供高扭矩。由于安裝了變速箱和反饋裝置,伺服電機(jī)的輸出軸不像直流電機(jī)的軸那樣自由旋轉(zhuǎn)。
直流伺服電機(jī)方框圖
伺服電機(jī)由直流電機(jī),減速齒輪箱,位置反饋裝置和某種形式的糾錯(cuò)裝置組成。相對(duì)于施加到設(shè)備的位置輸入信號(hào)或參考信號(hào)來控制速度或位置。誤差檢測放大器查看此輸入信號(hào)并將其與電機(jī)輸出軸的反饋信號(hào)進(jìn)行比較,并確定電機(jī)輸出軸是否處于錯(cuò)誤狀態(tài),如果是,則控制器進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚约铀匐姍C(jī)或減速它失敗了。這種對(duì)位置反饋裝置的響應(yīng)意味著伺服電動(dòng)機(jī)在“閉環(huán)系統(tǒng)”內(nèi)運(yùn)行。除大型工業(yè)應(yīng)用外,伺服電機(jī)還用于小型遙控模型和機(jī)器人技術(shù),大多數(shù)伺服電機(jī)能夠在兩個(gè)方向上旋轉(zhuǎn)約180度,使其成為精確角度定位的理想選擇。然而,除非經(jīng)過特殊修改,否則這些RC型伺服電機(jī)不能像傳統(tǒng)的直流電機(jī)那樣高速連續(xù)旋轉(zhuǎn)。伺服電機(jī)由一個(gè)包裝中的多個(gè)裝置,電機(jī),變速箱,反饋裝置和用于控制位置,方向或速度的誤差校正組成。它們廣泛用于機(jī)器人和小型模型,因?yàn)樗鼈冎恍枋褂萌娋€即電源,接地和信號(hào)控制即可輕松控制。
直流電機(jī)切換和控制
小型直流電機(jī)可通過開關(guān),繼電器,晶體管或MOSFET電路“開”或“關(guān)”切換,最簡單的電機(jī)控制形式為“線性”控制。這種類型的電路使用雙極晶體管作為開關(guān)(也可以使用達(dá)林頓晶體管,需要更高的額定電流)來控制單個(gè)電源的電動(dòng)機(jī)。通過改變流入晶體管的基極電流量,可以控制電動(dòng)機(jī)的速度,例如,如果晶體管“半路”接通,則只有一半的電源電壓流向電動(dòng)機(jī)。如果晶體管“完全導(dǎo)通”(飽和),則所有電源電壓都會(huì)進(jìn)入電機(jī)并且旋轉(zhuǎn)得更快。然后,對(duì)于這種線性控制,電源會(huì)不斷地輸送到電機(jī)如下所示。
直流電機(jī)速度控制
上面的簡單開關(guān)電路顯示了用于單向(僅一個(gè)方向)電動(dòng)機(jī)速度控制電路的電路。由于直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速與其兩端的電壓成正比,我們可以使用晶體管調(diào)節(jié)該端電壓。兩個(gè)晶體管作為達(dá)林頓對(duì)連接,以控制電動(dòng)機(jī)的主電樞電流。甲5kΩ的電位器是用于基極驅(qū)動(dòng)量控制到所述第一導(dǎo)頻晶體管TR 1,這反過來又控制主開關(guān)晶體管,TR 2允許馬達(dá)的DC電壓,從0到Vcc被改變,在此實(shí)例9~12伏。可選的續(xù)流二極管連接在開關(guān)晶體管TR 2和電機(jī)端子兩端,以防止電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的任何反電動(dòng)勢。可調(diào)電位器可以用連續(xù)邏輯“1”或邏輯“0”信號(hào)代替,直接施加到電路輸入端,分別將電機(jī)“完全接通”(飽和)或“完全斷開”(切斷)切換來自微控制器或PIC的端口。
除了這種基本的速度控制之外,同樣的電路也可用于控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。通過以足夠高的頻率反復(fù)切換電機(jī)電流“ON”和“OFF”,電機(jī)的速度可以通過改變其標(biāo)記 - 空間比率在靜止(0 rpm)和全速(100%)之間變化。供應(yīng)。這是通過改變“ON”時(shí)間(t ON)與“OFF”時(shí)間(t OFF)的比例來實(shí)現(xiàn)的,這可以使用稱為脈沖寬度調(diào)制的過程來實(shí)現(xiàn)。
脈沖寬度速度控制
我們之前說過,直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速與其端子上的平均(平均)電壓值成正比,并且該值越高,直到最大允許電機(jī)電壓,電機(jī)旋轉(zhuǎn)得越快。換句話說,更多電壓更快。通過改變“ON”(t ON)時(shí)間和“OFF”(t OFF)持續(xù)時(shí)間之間的比率,稱為“負(fù)載比”,“標(biāo)記/空間比”或“負(fù)載比”,平均值電動(dòng)機(jī)電壓因此可以改變其轉(zhuǎn)速。對(duì)于簡單的單極驅(qū)動(dòng)器,負(fù)載比β如下:
※輸入電動(dòng)機(jī)的平均直流輸出電壓如下:Vmean =β×Vsupply。然后,通過改變脈沖寬度a,可以控制電動(dòng)機(jī)電壓并因此控制施加到電動(dòng)機(jī)的功率,并且這種類型的控制被稱為脈沖寬度調(diào)制或PWM;
※控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的另一種方法是改變頻率(并因此改變控制電壓的時(shí)間周期),同時(shí)“ON”和“OFF”負(fù)載比時(shí)間保持恒定。這種類型的控制稱為脈沖頻率調(diào)制或PFM;
※利用脈沖頻率調(diào)制,通過施加可變頻率的脈沖來控制電動(dòng)機(jī)電壓,例如,以低頻率或以非常少的脈沖施加到電動(dòng)機(jī)的平均電壓低,因此電動(dòng)機(jī)速度慢。在較高頻率或具有許多脈沖時(shí),平均電動(dòng)機(jī)端子電壓增加并且電動(dòng)機(jī)速度也將增加;
※然后,晶體管可用于控制施加到直流電機(jī)的功率,其操作模式為“線性”(改變電機(jī)電壓),“脈沖寬度調(diào)制”(改變脈沖寬度)或“脈沖頻率”調(diào)制“(改變脈沖的頻率)。
反轉(zhuǎn)直流電機(jī)的方向
雖然用單個(gè)晶體管控制DC電動(dòng)機(jī)的速度具有許多優(yōu)點(diǎn),但它也有一個(gè)主要缺點(diǎn),旋轉(zhuǎn)方向總是相同的,它是一個(gè)“單向”電路。在許多應(yīng)用中,我們需要在前后兩個(gè)方向上操作電機(jī)。為了控制直流電機(jī)的方向,必須反轉(zhuǎn)施加到電機(jī)連接的直流電源的極性,使其軸向相反方向旋轉(zhuǎn)??刂艱C電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的一種非常簡單且廉價(jià)的方法是使用以下列方式布置的不同開關(guān):
第一個(gè)電路使用單個(gè)雙刀雙擲(DPDT)開關(guān)來控制電機(jī)連接的極性。通過切換觸點(diǎn),電機(jī)端子的電源反轉(zhuǎn),電機(jī)反轉(zhuǎn)方向。第二個(gè)電路稍微復(fù)雜一些,并使用四個(gè)以“H”配置排列的單刀單擲(SPST)開關(guān);
機(jī)械開關(guān)布置成開關(guān)對(duì),并且必須以特定組合操作以操作或停止DC電動(dòng)機(jī)。例如,開關(guān)組合A + D控制正向旋轉(zhuǎn),而開關(guān)B + C控制反向旋轉(zhuǎn),如圖所示。開關(guān)組合A + B或C + D使電機(jī)端子短路,導(dǎo)致其快速制動(dòng)。然而,以這種方式使用開關(guān)具有危險(xiǎn),因?yàn)椴僮鏖_關(guān)A + C或B + D一起會(huì)使電源短路;
雖然上面的兩個(gè)電路對(duì)于大多數(shù)小型直流電機(jī)應(yīng)用都能很好地工作,但我們是否真的想要操作不同的機(jī)械開關(guān)組合來反轉(zhuǎn)電機(jī)的方向,不!我們可以更換一套機(jī)電繼電器的手動(dòng)開關(guān),并有一個(gè)正向反向按鈕或開關(guān),甚至可以使用固態(tài)CMOS 4066B四邊形雙向開關(guān)。
但另一種實(shí)現(xiàn)電機(jī)雙向控制(以及速度)的非常好的方法是將電機(jī)連接到晶體管H橋型電路裝置,如下所示。
基本的雙向H橋電路
上面的H橋電路之所以如此命名,是因?yàn)樗膫€(gè)開關(guān)的基本配置,電子機(jī)械繼電器或晶體管類似于字母“H”,電機(jī)位于中心桿上。晶體管或MOSFET H橋可能是最常用的雙向直流電機(jī)控制電路之一。它在每個(gè)分支中使用“互補(bǔ)晶體管對(duì)” NPN和PNP,晶體管成對(duì)地一起切換以控制電動(dòng)機(jī)。控制輸入A在一個(gè)方向上操作電動(dòng)機(jī),即正向旋轉(zhuǎn),而輸入B在另一個(gè)方向上操作電動(dòng)機(jī),即反向旋轉(zhuǎn)。然后通過在它們的“對(duì)角線對(duì)”中切換晶體管“ON”或“OFF”導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的方向控制。例如,當(dāng)晶體管TR1為“ON”且晶體管TR2為“OFF”時(shí),A點(diǎn)連接到電源電壓(+ Vcc),如果晶體管TR3為“OFF”且晶體管TR4為“ON”,則B點(diǎn)連接到0伏(GND)。然后,電動(dòng)機(jī)將在一個(gè)方向上旋轉(zhuǎn),該方向?qū)?yīng)于電動(dòng)機(jī)端子A為正,電動(dòng)機(jī)端子B為負(fù)。如果切換狀態(tài)被顛倒,使得TR1是“OFF”,TR2是“ON”,TR3為“ON”和TR4為“OFF”時(shí),電機(jī)電流現(xiàn)在將流在相反的方向使電機(jī)在相反的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。然后,通過向輸入A和B施加相反的邏輯電平“1”或“0”,可以控制電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向。
·直流步進(jìn)電機(jī)
與上述直流電機(jī)一樣,步進(jìn)電機(jī)也是機(jī)電執(zhí)行器,可將脈沖數(shù)字輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散(增量)機(jī)械運(yùn)動(dòng),廣泛用于工業(yè)控制應(yīng)用。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種同步無刷電動(dòng)機(jī),因?yàn)樗鼪]有帶換向器和碳刷的電樞,但是具有由許多制成的轉(zhuǎn)子,一些類型具有數(shù)百個(gè)永磁齒和具有單獨(dú)繞組的定子。顧名思義,步進(jìn)電機(jī)不像傳統(tǒng)直流電機(jī)那樣以連續(xù)方式旋轉(zhuǎn),而是以離散的“步進(jìn)”或“增量”運(yùn)動(dòng),每個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或步長的角度取決于定子極和轉(zhuǎn)子的數(shù)量步進(jìn)電機(jī)有齒。由于它們的離散步進(jìn)操作,步進(jìn)電機(jī)可以很容易地旋轉(zhuǎn)一次有限的旋轉(zhuǎn),例如1.8,3.6,7.5度等。例如,假設(shè)步進(jìn)電機(jī)完成一整圈然后,電機(jī)的步進(jìn)角為360度/ 100步=每步3.6度。該值通常稱為步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)角。步進(jìn)電機(jī)有三種基本類型,可變磁阻,永磁和混合(兩者的組合)。甲步進(jìn)電機(jī)特別適用于需要精確的定位和可重復(fù)性一起啟動(dòng),停止,反轉(zhuǎn)和速度控制與步進(jìn)電機(jī)的另一個(gè)關(guān)鍵特征的快速響應(yīng)的應(yīng)用程序,是能夠保持負(fù)載穩(wěn)定能力,一旦需要的位置是實(shí)現(xiàn)。通常,步進(jìn)電動(dòng)機(jī)具有內(nèi)轉(zhuǎn)子,該內(nèi)轉(zhuǎn)子具有大量永磁“齒”,其中多個(gè)電磁鐵“齒”安裝在定子上。定子電磁鐵順序極化和去極化,使轉(zhuǎn)子一次旋轉(zhuǎn)一步。現(xiàn)代多極多齒步進(jìn)電機(jī)的精度小于每步0.9(每轉(zhuǎn)400脈沖),主要用于高精度定位系統(tǒng),如用于軟盤/硬盤驅(qū)動(dòng)器中的磁頭,打印機(jī)/繪圖儀或機(jī)器人應(yīng)用程序。最常用的步進(jìn)電機(jī)是每轉(zhuǎn)200步進(jìn)電機(jī)。它有一個(gè)50齒轉(zhuǎn)子,4相定子和1.8度的步進(jìn)角(360度/(50×4))。
步進(jìn)電機(jī)的構(gòu)造與控制
在上面的可變磁阻步進(jìn)電機(jī)的簡單示例中,電機(jī)由中心轉(zhuǎn)子組成,中心轉(zhuǎn)子由標(biāo)記為A,B,C和D的四個(gè)電磁場線圈圍繞。所有具有相同字母的線圈連接在一起,以便激勵(lì),例如標(biāo)記為A的線圈將使磁轉(zhuǎn)子與該組線圈對(duì)齊。通過依次向每組線圈供電,轉(zhuǎn)子可以通過其步進(jìn)角結(jié)構(gòu)確定的角度從一個(gè)位置旋轉(zhuǎn)或“步進(jìn)”,并且通過依次激勵(lì)線圈,轉(zhuǎn)子將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通過以設(shè)定順序激勵(lì)勵(lì)磁線圈來控制電機(jī)的步進(jìn)角和速度,例如“ ADCB,ADCB,ADCB,A ... ”等,轉(zhuǎn)子將沿一個(gè)方向(向前)旋轉(zhuǎn)并通過將脈沖序列反轉(zhuǎn)為“ ABCD,ABCD,ABCD,A ...... ”等,轉(zhuǎn)子將沿相反方向(反向)旋轉(zhuǎn)♂因此,在上面的簡單示例中,步進(jìn)電機(jī)有四個(gè)線圈,使其成為一個(gè)4相電機(jī),定子上的極數(shù)為8(2 x 4),間隔為45度。轉(zhuǎn)子上的齒數(shù)是六個(gè),相隔60度。然后有24個(gè)(6個(gè)齒x 4個(gè)線圈)可能的位置或“步驟”,轉(zhuǎn)子完成一整圈。
因此,上面的步距角為:360° / 24 = 15 °。
顯然,更多的轉(zhuǎn)子齒和/或定子線圈將導(dǎo)致更多的控制和更精細(xì)的步進(jìn)角。另外,通過以不同的配置連接電動(dòng)機(jī)的電線圈,可以實(shí)現(xiàn)全角度,半角度和微步角。然而,為了實(shí)現(xiàn)微步進(jìn),步進(jìn)電機(jī)必須由(準(zhǔn))正弦電流驅(qū)動(dòng),該電流實(shí)施起來很昂貴。還可以通過改變施加到線圈的數(shù)字脈沖之間的時(shí)間延遲(頻率)來控制步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度,延遲越長,一整圈的速度越慢。通過向電動(dòng)機(jī)施加固定數(shù)量的脈沖,電動(dòng)機(jī)軸將旋轉(zhuǎn)給定角度。使用時(shí)間延遲脈沖的優(yōu)點(diǎn)是不需要任何形式的附加反饋,因?yàn)橥ㄟ^計(jì)算給予電動(dòng)機(jī)的脈沖數(shù)量,轉(zhuǎn)子的最終位置將是精確已知的。對(duì)一定數(shù)量的數(shù)字輸入脈沖的這種響應(yīng)允許步進(jìn)電機(jī)在“開環(huán)系統(tǒng)”中操作,使得控制更容易和更便宜。
例如,假設(shè)我們的步進(jìn)電機(jī)每步的步進(jìn)角為3.6度。為了使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)216度的角度然后再在需要位置停止,僅需要總共:216度/(3.6度/步)= 80脈沖施加到定子線圈。
有許多步進(jìn)電機(jī)控制器IC可用于控制步進(jìn)速度,旋轉(zhuǎn)速度和電機(jī)方向。一個(gè)這樣的控制器IC是SAA1027,它內(nèi)置了所有必要的計(jì)數(shù)器和代碼轉(zhuǎn)換功能,可以按正確的順序自動(dòng)驅(qū)動(dòng)4個(gè)完全控制的電橋輸出到電機(jī)。也可以在所選方向上選擇單步模式或連續(xù)(無級(jí))旋轉(zhuǎn)來選擇旋轉(zhuǎn)方向,但這會(huì)給控制器帶來一些負(fù)擔(dān)。使用8位數(shù)字控制器時(shí),每步也可以使用256個(gè)微步。
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