步進(jìn)電機(jī)實(shí)習(xí)心得
步進(jìn)電機(jī)是一種能將數(shù)字輸入脈沖轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)或直線增量運(yùn)動(dòng)的電磁執(zhí)行元件。每輸入一個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)軸步進(jìn)一個(gè)步距角增量，分享實(shí)習(xí)心得。下面是小編為大家收集整理的步進(jìn)電機(jī)實(shí)習(xí)心得，歡迎大家閱讀。
步進(jìn)電機(jī)實(shí)習(xí)心得篇1
騰龍版步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角度為7.5 度，一圈360 度， 需要48 個(gè)脈沖完成。
步進(jìn)電機(jī)具有瞬間啟動(dòng)和急速停止的優(yōu)越特性。
4改變脈沖的順序， 可以方便的改變轉(zhuǎn)動(dòng)的方向。
因此，目前打印機(jī)，繪圖儀，機(jī)器人，等等設(shè)備都以步進(jìn)電機(jī)為動(dòng)力核心。
步進(jìn)電機(jī)原理
通常電機(jī)的轉(zhuǎn)子為永磁體，當(dāng)電流流過定子繞組時(shí)，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)會(huì)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對(duì)磁場(chǎng)方向與定子的磁場(chǎng)方向一致。當(dāng)定子的矢量磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度。轉(zhuǎn)子也隨著該磁場(chǎng)轉(zhuǎn)一個(gè)角度。每輸入一個(gè)電脈沖，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度前進(jìn)一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序，電機(jī)就會(huì)反轉(zhuǎn)。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動(dòng)機(jī)各相繞組的通電順序來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。
我們使用的單極四相步進(jìn)電機(jī)為例。其結(jié)構(gòu)如圖1：
四個(gè)繞組引出四相(相A1相A2相B1相B2)和兩個(gè)公共線(接到電源的正機(jī))。把繞組的某一相接到電源的地線。這樣該繞組就會(huì)受到激勵(lì)。我們采用四相八拍的控制方式，即1相與2相交替導(dǎo)通，這樣可提高分辨率。每一步可轉(zhuǎn)0.9°控制電機(jī)正轉(zhuǎn)的勵(lì)磁順序如下表：
若要求電機(jī)反轉(zhuǎn)，將勵(lì)磁信號(hào)倒過來傳送即可。 2 [1]控制方案
控制系統(tǒng)的框圖如下
本方案采用AT89S51作為主控制器件。它與AT89C51兼容，同時(shí)還增加了SPI接口和看門狗模塊，這不但使程序調(diào)試變得方便而且也使程序運(yùn)行更加穩(wěn)定。在方案中該單片機(jī)主要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的采集并計(jì)算出步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的方向和速度信息。然后傳送給CPLD。
CPLD采用EPM7128SLC84-15，EPM7128是可編程的大規(guī)模邏輯器件，為ALTERA公司的MAX7000系列產(chǎn)品。具有高阻抗、電可擦等特點(diǎn)，可用單元為2500個(gè)，工作電壓為+5V。CPLD接收到單片機(jī)發(fā)送過來的信息后，轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)輸出給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。驅(qū)動(dòng)器則把控制信號(hào)處理后輸入電機(jī)繞組，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的有效控制。 2.1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器硬件結(jié)構(gòu)
步進(jìn)電機(jī)實(shí)習(xí)心得篇2
在這三周的時(shí)間里我們參觀了大大小小的十幾家單位企業(yè)，大到長江三峽水利樞紐中心，小到武漢理工磁懸浮試驗(yàn)室;強(qiáng)電如葛洲壩二江電廠、換流站，弱電如理工光科、華中數(shù)控等企業(yè);武漢市內(nèi)如武鋼工業(yè)港，宜昌市如紅光港機(jī)廠，每一家單位企業(yè)都給我留下深刻印象，大多企業(yè)和我所學(xué)的專業(yè)知識(shí)相關(guān)，使我在開闊了眼界的同時(shí)，進(jìn)一步強(qiáng)化了所學(xué)的理論知識(shí)。電力電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，電機(jī)及拖動(dòng)技術(shù)等專業(yè)課是在實(shí)習(xí)中應(yīng)用的最廣泛的課程。
可以大致將參觀的單位分為三類，首先是高精尖技術(shù)型企業(yè)，第二是港口碼頭類企業(yè)，第三是電子電力類企業(yè)。
高精尖技術(shù)性企業(yè)如楚天激光、華遠(yuǎn)紅外、華中數(shù)控、理工光科，磁懸浮試驗(yàn)室等。這些企業(yè)與我們所學(xué)的控制理論有比較密切的關(guān)系。
尤其是華中數(shù)控，華中數(shù)控作為中國數(shù)控類企業(yè)的龍頭，不僅在數(shù)控系統(tǒng)方面已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平，在大功率伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。數(shù)控技術(shù)與我們所學(xué)的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)關(guān)系比較密切，在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)中，我們學(xué)過了步進(jìn)電機(jī)進(jìn)給技術(shù)，通過給步進(jìn)電機(jī)施加不同頻率的電壓信號(hào)，可以控制步進(jìn)電機(jī)的行進(jìn)速度，是一種典型的開環(huán)控制技術(shù)。而伺服電機(jī)則是一種典型的閉環(huán)控制技術(shù)。伺服電機(jī)作為系統(tǒng)的執(zhí)行元件，可將收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)可以通過自身的編碼器將位置信息反饋給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器將反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。數(shù)控機(jī)床即系統(tǒng)可同時(shí)操作多個(gè)伺服電機(jī)進(jìn)行不同角度，不同速度的運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)刀具不同方向的進(jìn)給。
理工光科是我們學(xué)?？毓傻钠髽I(yè)，主做光纖傳感器系列產(chǎn)品，光纖傳感器可以在比較極端的環(huán)境實(shí)現(xiàn)被控量的測(cè)量，典型應(yīng)用為橋梁應(yīng)力的檢驗(yàn)、油庫溫度的檢測(cè)等等。這其中同樣應(yīng)用到控制理論以及信息傳遞方面的知識(shí)。
磁懸浮實(shí)驗(yàn)室享受國家自然科學(xué)基金。電機(jī)采用磁懸浮技術(shù)可以大大減小定子和轉(zhuǎn)子之間的摩擦阻力，只需要很少的動(dòng)力就可以讓電機(jī)運(yùn)行，若要停止電機(jī)的運(yùn)行，只需要在電機(jī)的兩端施加反向電壓即可。磁懸浮技術(shù)還可以用在飛輪電池的研究和應(yīng)用。飛輪電池是一種以物理手段儲(chǔ)存能力的新技術(shù)，飛輪電池中有一個(gè)電機(jī)，充電時(shí)該電機(jī)以電動(dòng)機(jī)形式運(yùn)轉(zhuǎn)，在外電源的驅(qū)動(dòng)下，電機(jī)帶動(dòng)飛輪高速旋轉(zhuǎn)，即用電給飛輪電池"充電"增 加了飛輪的轉(zhuǎn)速從而增大其功能;放電時(shí)，電機(jī)則以發(fā)電機(jī)狀態(tài) 運(yùn)轉(zhuǎn)，在飛輪的帶動(dòng)下對(duì)外輸出電能，完成機(jī)械能(動(dòng)能)到電 能的轉(zhuǎn)換。通過磁懸浮的手段是飛輪電池的飛輪懸浮，即非接觸式磁軸承。
這些知識(shí)有的是我們?cè)谡n堂是已經(jīng)學(xué)習(xí)過的，有的是我在實(shí)習(xí)中才了解到并查閱資料進(jìn)行研究的。控制理論、傳感器技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等方面的知識(shí)都融入其中，當(dāng)然還有作為工具使用的計(jì)算機(jī)程序語言。在實(shí)習(xí)中基本明確了這些所學(xué)的知識(shí)的應(yīng)用方式及應(yīng)用角度，控制理論當(dāng)然要用在控制核心中，而控制理論的實(shí)現(xiàn)則必須要以計(jì)算機(jī)程序語言來實(shí)現(xiàn);同時(shí)又涉及到數(shù)據(jù)的采集以及控制信號(hào)的輸出，看似簡(jiǎn)單的一個(gè)工程將我們所學(xué)的知識(shí)全都串聯(lián)起來了。
電子電力類企業(yè)如三峽、葛洲壩、長江動(dòng)力等。這些純粹強(qiáng)點(diǎn)類的企業(yè)和我們所學(xué)的電力電子技術(shù)、電機(jī)拖動(dòng)和即將要學(xué)習(xí)的電力拖動(dòng)密切相關(guān)。
長江動(dòng)力集團(tuán)是一家以生產(chǎn)發(fā)電機(jī)為主的企業(yè)，在長動(dòng)我觀看了發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子的生產(chǎn)過程;水輪機(jī)葉片的生產(chǎn)過程以及發(fā)電機(jī)的組裝過程。
在葛洲壩，我們主要參觀了二江電廠和葛洲壩換流站。
葛洲壩換流站主要是實(shí)現(xiàn)電能輸送前的交直變換。發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能是三相交流，升壓為一定值后輸送到換流站，換流站經(jīng)過整流處理后，將三相交流整為直流進(jìn)行輸送。這個(gè)過程和我們所學(xué)知識(shí)最密切的是整流、逆變的過程。在我們理論仿真和實(shí)驗(yàn)室狀態(tài)下，一般使用耐壓值不高，開關(guān)速率一般的電力MOSFET和IGBT來實(shí)現(xiàn)一定電壓值，一定功率的交直交變換。整流的方式常用橋式整流電路，它可以得到更穩(wěn)定的電壓電流波形，開關(guān)管需要專用的驅(qū)動(dòng)電路和控制電路，在實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用中，我們可以采用單片機(jī)控制專用驅(qū)動(dòng)芯片的方式來控制開關(guān)管的通斷，以實(shí)現(xiàn)電壓的交直變換。逆變是一個(gè)相反的工作過程。
強(qiáng)電也是自動(dòng)化專業(yè)的一個(gè)很重要的方向，我們學(xué)的電力電子技術(shù)就是要以弱電控制強(qiáng)電，使用單片機(jī)、FPGA、嵌入式系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)電力的精確控制。在葛洲壩換流站時(shí)，很多數(shù)據(jù)的監(jiān)控都采用人工進(jìn)行，這樣不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還增加了工作的危險(xiǎn)性，所以我想可以設(shè)計(jì)一監(jiān)控系統(tǒng)，不斷采集需要采集的數(shù)據(jù)，并將其實(shí)時(shí)返回至控制核心，通過人加交互界面就可以實(shí)現(xiàn)人對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)和控制。
港口企業(yè)我們參觀了漢陽港集裝箱碼頭和武鋼工業(yè)港以及設(shè)計(jì)制造港口設(shè)備的紅光港機(jī)廠。港口是各種控制系統(tǒng)以及機(jī)械設(shè)備的集合體。
實(shí)習(xí)之前還以為會(huì)是像工人一樣在廠房車間里面工作，實(shí)習(xí)開始才知道是參觀實(shí)習(xí)，不過這絲毫沒有影響我的積極性。在這有限的時(shí)間里，我不僅了解到了我所學(xué)的知識(shí)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用過程，還了解了一些企業(yè)的管理運(yùn)作模式。我們控制類專業(yè)不僅可以控制機(jī)器的正常運(yùn)作，同樣還可以控制人和企業(yè)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
記得大一剛剛來校的時(shí)候，一教授在講座中稱，只要有電的地方就有自動(dòng)化?，F(xiàn)在我基本上明白了這句換的含義，因?yàn)槲覀冏詣?dòng)化能強(qiáng)能弱、能軟能硬。而現(xiàn)代化的廠房里自動(dòng)化程度越來越高，這就對(duì)我們自動(dòng)化人才有了大量的需求。
在這樣的就業(yè)寒冬里，想要找到一份自己稱心如意的工作并不見得是多么難的事情，只要我們能夠?qū)⑺鶎W(xué)的知識(shí)掌握，并且能夠這種類似的實(shí)習(xí)中，熟悉企業(yè)的生產(chǎn)流程和各種方面的知識(shí)，我們就可以增加自己就業(yè)的砝碼，從而戰(zhàn)勝就業(yè)寒冬。
步進(jìn)電機(jī)實(shí)習(xí)心得篇3
相應(yīng)的轉(zhuǎn)速取決于輸入脈沖頻率。 步進(jìn)電機(jī)是一種能將數(shù)字輸入脈沖轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)或直線增量運(yùn)動(dòng)的電磁執(zhí)行元件。每輸入一個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)軸步進(jìn)一個(gè)步距角增量。電機(jī)總的回轉(zhuǎn)角與輸入脈沖數(shù)成正比例。
相應(yīng)的轉(zhuǎn)速取決于輸入脈沖頻率。 步進(jìn)電機(jī)是一種能將數(shù)字輸入脈沖轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)或直線增量運(yùn)動(dòng)的電磁執(zhí)行元件。每輸入一個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)軸步進(jìn)一個(gè)步距角增量。電機(jī)總的回轉(zhuǎn)角與輸入脈沖數(shù)成正比例。
通常被用作定位控制和定速控制。步進(jìn)電機(jī)慣量低、定位精度高、無累積誤差、控制簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于機(jī)電一體化產(chǎn)品中，步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電一體化產(chǎn)品中關(guān)鍵部件之一。如：數(shù)控機(jī)床、包裝機(jī)械、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)等。
首先要保證步進(jìn)電機(jī)的輸出功率大于負(fù)載所需的功率。而在選用功率步進(jìn)電機(jī)時(shí)， 選擇步進(jìn)電機(jī)時(shí)。首先要計(jì)算機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機(jī)的矩頻特性能滿足機(jī)械負(fù)載并有一定的余量保證其運(yùn)行可 _ 實(shí)際工作過程中，各種頻率下的負(fù)載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內(nèi)。一般地說最大靜力矩 Mjmax 大的電機(jī)，負(fù)載力矩大。
應(yīng)使步距角和機(jī)械系統(tǒng)匹配， 選擇步進(jìn)電機(jī)時(shí)。這樣可以得到機(jī)床所需的脈沖當(dāng)量。機(jī)械傳動(dòng)過程中為了使得有更小的脈沖當(dāng)量，一是可以改變絲桿的導(dǎo)程，二是可以通過步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)來完成。但細(xì)分只能改變其分辨率，不改變其精度。精度是由電機(jī)的固有特性所決定。
應(yīng)當(dāng)估算機(jī)械負(fù)載的負(fù)載慣量和機(jī)床要求的啟動(dòng)頻率， 選擇功率步進(jìn)電機(jī)時(shí)。使之與步進(jìn)電機(jī)的慣性頻率特性相匹配還有一定的余量，使之最高速連續(xù)工作頻率能滿足機(jī)床快速移動(dòng)的需要。
選擇步進(jìn)電機(jī)需要進(jìn)行以下計(jì)算：
1 計(jì)算齒輪的減速比
齒輪減速比 i 計(jì)算如下 : 根據(jù)所要求脈沖當(dāng)量。
i= φ .S / 360. Δ ) 1-1 式中φ --- 步進(jìn)電機(jī)的步距角( o/ 脈沖)
S --- 絲桿螺距( mm
Δ --- mm/ 脈沖)
絲桿以及齒輪折算至電機(jī)軸上的慣量 Jt 2 計(jì)算工作臺(tái)。
Jt=J1+ 1/i2 [ J2+J +W/g S/2 π ) 2] 1-2
式中 Jt --- 折算至電機(jī)軸上的慣量 ( Kg.cm.s2
J1 J2 --- 齒輪慣量 ( Kg.cm.s2
J ---- 絲桿慣量 ( Kg.cm.s2 W--- 工作臺(tái)重量( N
S --- 絲桿螺距( cm
3 計(jì)算電機(jī)輸出的總力矩 M
M=Ma+Mf+Mt 1-3
Ma= Jm+Jt .n/T 1.02 10 ˉ 2 1-4
式中 Ma --- 電機(jī)啟動(dòng)加速力矩( N.m
Jm Jt--- 電機(jī)自身慣量與負(fù)載慣量 ( Kg.cm.s2
n--- 電機(jī)所需達(dá)到轉(zhuǎn)速( r/min
T--- 電機(jī)升速時(shí)間( s
Mf= u.W. / 2 πη i 10 ˉ 2 1-5
Mf--- 導(dǎo)軌摩擦折算至電機(jī)的轉(zhuǎn)矩( N.m
u--- 摩擦系數(shù)
η --- 傳送效率
Mt= Pt. / 2 πη i 10 ˉ 2 1-6
Mt--- 切削力折算至電機(jī)力矩( N.m
Pt--- 最大切削力( N
其估算公式為 4 負(fù)載起動(dòng)頻率估算。數(shù)控系統(tǒng)控制電機(jī)的啟動(dòng)頻率與負(fù)載轉(zhuǎn)矩和慣量有很大關(guān)系。
fq=fq0[ 1- Mf+Mt /Ml ÷ ( 1+Jt/Jm ] 1/2 1-7
式中 fq--- 帶載起動(dòng)頻率( Hz
fq0--- 空載起動(dòng)頻率
Ml--- 起動(dòng)頻率下由矩頻特性決定的電機(jī)輸出力矩( N.m
則可按 fq=1/2fq0 進(jìn)行估算 . 若負(fù)載參數(shù)無法精確確定 .
因此在最高頻率 時(shí)， 5 運(yùn)行的最高頻率與升速時(shí)間的計(jì)算。由于電機(jī)的輸出力矩隨著頻率的升高而下降。由矩頻特性的輸出力矩應(yīng)能驅(qū)動(dòng)負(fù)載，并留有足夠的余量。
電機(jī)在最大進(jìn)給速度時(shí)， 6 負(fù)載力矩和最大靜力矩 Mmax 負(fù)載力矩可按式( 1-5 和式( 1-6 計(jì)算。由矩頻特性決定的電機(jī)輸出力矩要大于 Mf 與 Mt 之和，并留有余量。一般來說， Mf 與 Mt 之和應(yīng)小于( 0.2 0.4 Mmax.
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