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步进电机怎么控制回原点?

电机 2025-02-24 17:25

一、步进电机怎么控制回原点?

步进电机是一种常见的电机类型,常用于需要小步进操作的应用中。要控制步进电机回到原点,通常需要采用以下步骤:

了解电机原点:首先要明确电机的原点是什么位置,这通常需要有一个参考点,例如机械结构或者图纸设计中的一个位置。通常将电机回到原点意味着将其位置复位。

设置控制方式:步进电机的速度和位置可以通过使用驱动器来控制。驱动器可以通过设置不同的运动模式来控制电机的行为,例如针对特定位置的点对点模式或者针对运动的连续模式。

编程控制:使用编程语言(例如C、C++、Python等)将电机移动到原点。在编码过程中,根据电机原点和控制方式进行相应的编程设置。通常,需要向电机发送一个让其以正确的速度和方向移动到特定位置的命令。

传感器控制:在某些情况下,可以使用传感器来检测电机的位置并控制其回到原点。这种方法可以在电机运动到特定位置时停止电机。

需要注意的是,步进电机的回到原点的具

二、如何控制步进电机?

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的一种控制电机。在未超载的情况下,步进电机的转速、停止的位置只取决于输入脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响。也就是说给步进电机使加一个脉冲信号,电机就会转过一个步距角。所以,步进电机是一种线性控制器件,而且步进电机只有周期性的误差而没有累积误差。这样在速度、位置等控制领域,采用步进电机可以使控制变的非常简单。

步进电机有三种类型:永磁式(PM) ,反应式(VR)和混合式(HB)。

永磁式一般为两相,转矩和体积较小,步进角一般为7.5度 或15度;

反应式一般为三相,可实现大转矩输出,步进角一般为1.5度,但噪声和振动都很大,已被逐渐淘汰;

混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相:两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为 0.72度。这种步进电机的应用最为广泛。

虽然步进电机已被广泛地应用,但步进电机并不能象普通的直流电机,交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此使用步进电机要涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。

三、步进电机?如何控制?

本文将为您介绍步进电机的基础知识,包括其工作原理、构造、控制方法、用途、类型及其优缺点。

步进电机基础知识

步进电机是一种通过步进(即以固定的角度移动)方式使轴旋转的电机。其内部构造使它无需传感器,通过简单的步数计算即可获知轴的确切角位置。这种特性使它适用于多种应用。

步进电机工作原理

与所有电机一样,步进电机也包括固定部分(定子)和活动部分(转子)。定子上有缠绕了线圈的齿轮状突起,而转子为 永磁体或可变磁阻铁芯。稍后我们将更深入地介绍不同的转子结构。图1显示的电机截面图,其转子为可变磁阻铁芯。

图1: 步进电机截面图

步进电机的基本工作原理为:给一个或多个定子相位通电,线圈中通过的电流会产生磁场,而转子会与该磁场对齐;依次给不同的相位施加电压,转子将旋转特定的角度并最终到达需要的位置。图2显示了其工作原理。首先,线圈A通电并产生磁场,转子与该磁场对齐;线圈B通电后,转子顺时针旋转60°以与新的磁场对齐;线圈C通电后也会出现同样的情况。下图中定子小齿的颜色指示出定子绕组产生的磁场方向。

图2: 步进电机的步进

步进电机的类型与构造

步进电机的性能(无论是分辨率/步距、速度还是扭矩)都受构造细节的影响,同时,这些细节也可能会影响电机的控制方式。实际上,并非所有步进电机都具有相同的内部结构(或构造),因为不同电机的转子和定子配置都不同。

转子

步进电机基本上有三种类型的转子:

  • 永磁转子:转子为永磁体,与定子电路产生的磁场对齐。这种转子可以保证良好的扭矩,并具有制动扭矩。这意味着,无论线圈是否通电,电机都能抵抗(即使不是很强烈)位置的变化。但与其他转子类型相比,其缺点是速度和分辨率都较低。图3显示了永磁步进电机的截面图。
图3: 永磁步进电机
  • 可变磁阻转子:转子由铁芯制成,其形状特殊,可以与磁场对齐(请参见图1和图2)。这种转子更容易实现高速度和高分辨率,但它产生的扭矩通常较低,并且没有制动扭矩。
  • 混合式转子:这种转子具有特殊的结构,它是永磁体和可变磁阻转子的混合体。其转子上有两个轴向磁化的磁帽,并且磁帽上有交替的小齿。这种配置使电机同时具有永磁体和可变磁阻转子的优势,尤其是具有高分辨率、高速度和大扭矩。当然更高的性能要求意味着更复杂的结构和更高的成本。图3显示了这种电机结构的简化示意图。线圈A通电后,转子N磁帽的一个小齿与磁化为S的定子齿对齐。与此同时,由于转子的结构,转子S磁帽与磁化为N的定子齿对齐。尽管步进电机的工作原理是相同的,但实际电机的结构更复杂,齿数要比图中所示的更多。大量的齿数可以使电机获得极小的步进角度,小至0.9°。
图4: 混合式步进电机

定子

定子是电机的一部分,负责产生转子与之对齐的磁场。定子电路的主要特性与其相数、极对数以及导线配置相关。 相数是独立线圈的数量,极对数则表示每相占用的主要齿对。两相步进电机最常用,三相和五相电机则较少使用(请参见图5和图6)。

图5: 两相定子绕组(左)和三相定子绕组(右)
图6:两相单极定子(左)和两相双极定子(右)。在A +和A-之间施加正电压时产生的磁场用字母N和S表示。

步进电机的控制

从上文我们知道,电机线圈需要按特定的顺序通电,以产生转子将与之对齐的磁场。可以向线圈提供必要的电压以使电机正常运行的设备有以下几种(从距离电机更近的设备开始):

    • 晶体管桥:从物理上控制电机线圈电气连接的设备。晶体管可以看作是电控断路器,它闭合时线圈连接到电源,线圈中才有电流通过。每个电机相位都需要一个晶体管电桥。
    • 预驱动器:控制晶体管激活的设备,它由MCU控制以提供所需的电压和电流。
    • MCU:通常由电机用户编程控制的微控制器单元,它为预驱动器生成特定信号以获得所需的电机行为。

图7为步进电机控制方案的简单示意图。预驱动器和晶体管电桥可以包含在单个设备中,即驱动器。

图7: 电机控制基本方案

步进电机驱动器类型

市面上有各种不同的 步进电机驱动器,它们针对特定应用具有不同的功能。但其最重要的特性之一与输入接口有关,最常见的几种输入接口包括:

  • Step/Direction (步进/方向) –在Step引脚上发送一个脉冲,驱动器即改变其输出使电机执行一次步进,转动方向则由Direction引脚上的电平来决定。
  • Phase/Enable(相位/使能) –对每相的定子绕组来说,Enable决定该相是否通电, Phase决定该相电流方向,。
  • PWM – 直接控制上下管FET的栅极信号。

步进电机驱动器的另一个重要特性是,除了控制绕组两端的电压,它是否还可以控制流过绕组的电流:

  • 拥有电压控制功能,驱动器可以调节绕组上的电压,产生的扭矩和步进速度仅取决于电机和负载特性。
  • 电流控制驱动器更加先进,因为它们可以调节流经有源线圈的电流,更好地控制产生的扭矩,从而更好地控制整个系统的动态行为。

单极/双极电机

另一个可能对电机控制产生影响的特性是其定子线圈的布置,它决定了电流方向的变化方式。为了实现转子的运动,不仅要给线圈通电,还要控制电流的方向,而电流方向决定了线圈本身产生的磁场方向(见图8)。

步进电机可以通过两种不同的方法来控制电流的方向。

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四、西门子200plc控制伺服电机回原点?

1、如果用伺服电机进行控制,必须加装伺服放大器,S7-200的plc要与伺服电机进行通讯。

PLC要处理的主要信号:伺服电机回原点的零脉冲信号,伺服电机在两点之间来回运动的行程极限位信号,还有电机回零的手动启动信号。因此,为了满足控制的需要,在伺服电机上要加装带有零脉冲的脉冲编码器。

2、如果要求控制的精度一般,那么只要用S7-200的PLC控制普通的三相交流电机即可。PLC要处理的主要信号有:电机回零位的启动信号即当电机停止在两点之间某个位置时的启动回零点信号,电机在两点之间来回运动的行程极限位信号,电机回零位时准备启动信号,电机运行停止信号,该方式控制精度一般,但价位低,安装、设计、调试比较简单,包括设计电路,编PLC控制程序,以及进行调试都比较简单。

五、步进电机不回原点?

首先你要知道设备上用的那些才是输入点哪些才是输出点。输入点常用的主要是一些磁性开关,接近开关,光纤开关,光电开关(有对照式,反射式),按钮开关(急停,起停,单动联动)。输出主要常用的就是一些线圈啊(电磁阀,继电器),还有步进伺服(这种输出点比较特殊)。

如果你用了私服电机,步进电机,就会有两个输出点(一个脉冲输出,一个方向),3个输入点,两个限位开关,一个原点开关,看你怎么用了,不一定是3个,也可以只用原点开关。

还有气缸或油缸一般会装有两个磁性开关,这是2个输入点,还会配有一个电磁阀,电磁阀一般有两端带线圈和一端带线圈的,一端带线圈用的比较多,一端线圈就一个输出点,两端就两个。所以数你用的气缸数量就就能算出气缸所站用的输入输出点数量。

你其他地方用的各种开关加上气缸用的磁性开关占用的数就是输入点数量了。

其他地方用的各种线圈加气缸上用的电磁阀数量就是输出点数量了,一个线圈就一个点。

六、如何用Python 控制步进电机?

如果你的步进电机驱动器有RS232或RS485端口的话,直接使用python控制PC的COM口发送数据控制就好了。

七、西门子plc怎样控制步进电机?

有以下几种方法

1 最专业的控制方法 也是比较复杂的方法 西门子专用的运动控制模块FM354 当然需要加硬件 价格不菲 而且编程稍微麻烦一点

2 PROFIBUS 总线控制 前提是你的CPU是带DP口的 S7-300这样的CPU很普遍 比如比较常用的313-2DP 订货号是6ES7 313-6CE03-0AB0 当然你的步进电机必须是带总线的 编程比较容易 3 像你说的 用高速脉冲输出口 但是普通的CPU是没有针对这个的专用脉冲输出指令的,(具体需要查一下手册) 所以需要用时序来搭 这种控制精度不高 4 IO控制 在步进电机上设置不同的速度段 通过IO 进行切换 5 DA调节 即模拟量输出控制 和方法4一样 要留意步进电机驱动器是否有这个功能 说了很多 不知道能不能帮到你 --------- 快乐 分享 求知 进步

八、步进电机回原点抖动?

一般造成步进电机抖动是因为步进电机在低速运转的情况,通常这种情况的解决方法如下:如果步进电机正好工作在共振区,可通过改变减速比等机械传动避开共振区;采用带有细分功能的步进电机驱动器,这是最简便的方法;可以更换成步矩角更小的步进电机,如果您用的是两相步进电机,可以更换成三相或五相的步进电机;更换成交流伺服电机,可以避免抖动,但是费用很高;可以在步进电机的轴上加磁性阻尼器,缺点就是改变机械的结构较大;

九、步进电机回不到原点?

步进电机失步的原因有很多,在实际应用过程中,需要采取排除法一一分析,才能够找出失步的真正原因,一般导致步进电机失步的原因是下面几种:

1.步进电机本身工作力矩不够,没有足够能力带动负载;

2.步进电机起停的加减速过程不充分,步进电机在加减速过程中失步;

3.步进电机的电源功率不够导致步进电机的输入功率不够引起失步;

4.步进电机的驱动电压不够或者驱动电流设定过低;

5.驱动器或者控制器收到信号干扰;

6.步进电机系统共振引起步进电机带负载能力下降而导致失步;

7.驱动器和控制器的信号不匹配;

8.同步轮或者减速箱的背隙或者来回转到的间隙误差没有在程序上补偿或者补偿值不对;

9.控制程序本身有问题。

十、步进电机回原点运动?

返回原点,主要是步进电机开环控制防止系统累计误差的。原点不一定是动作起点,实际上可以使任意位置,就跟机床上相对坐标的意思差不多