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步进电机计算参数  

2013-04-20 04:27:12|  分类: 机电设备维修 |  标签: |举报 |字号 订阅

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步进电机参数计算

 






步进电机是一种能将数字输入脉冲转换成旋转或直线增量运动的电磁执行元件。每输入一个脉冲电机转轴步进一个步距角增量。电机总的回转角与输入脉冲数成正比例,相应的转速取决于输入脉冲频率。
步进电机是机电一体化产品中关键部件之一,通常被用作定位控制和定速控制。步进电机惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点。广泛应用于机电一体化产品中,如:数控机床、包装机械、计算机外围设备、复印机、传真机等。
选择步进电机时,首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。而在选用功率步进电机时,首先要计算机械系统的负载转矩,电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可*。在实际工作过程中,各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。一般地说最大静力矩Mjmax大的电机,负载力矩大。
选择步进电机时,应使步距角和机械系统匹配,这样可以得到机床所需的脉冲当量。在机械传动过程中为了使得有更小的脉冲当量,一是可以改变丝杆的导程,二是可以通过步进电机的细分驱动来完成。但细分只能改变其分辨率,不改变其精度。精度是由电机的固有特性所决定。
选择功率步进电机时,应当估算机械负载的负载惯量和机床要求的启动频率,使之与步进电机的惯性频率特性相匹配还有一定的余量,使之最高速连续工作频率能满足机床快速移动的需要。
选择步进电机需要进行以下计算:
(1)计算齿轮的减速比
根据所要求脉冲当量,齿轮减速比i计算如下:
i=(φ.S)/(360.Δ) (1-1) 式中φ ---步进电机的步距角(o/脉冲)
S ---丝杆螺距(mm)
Δ---(mm/脉冲)
(2)计算工作台,丝杆以及齿轮折算至电机轴上的惯量Jt。
Jt=J1+(1/i2)[(J2+Js)+W/g(S/2π)2) (1-2)
式中Jt ---折算至电机轴上的惯量(Kg.cm.s2)
J1、J2 ---齿轮惯量(Kg.cm.s2)
Js ----丝杆惯量(Kg.cm.s2) W---工作台重量(N)
S ---丝杆螺距(cm)
(3)计算电机输出的总力矩M
M=Ma+Mf+Mt (1-3)
Ma=(Jm+Jt).n/T×1.02×10ˉ2 (1-4)
式中Ma ---电机启动加速力矩(N.m)
Jm、Jt---电机自身惯量与负载惯量(Kg.cm.s2)
n---电机所需达到的转速(r/min)
T---电机升速时间(s)
Mf=(u.W.s)/(2πηi)×10ˉ2 (1-5)
Mf---导轨摩擦折算至电机的转矩(N.m)
u---摩擦系数
η---传递效率
Mt=(Pt.s)/(2πηi)×10ˉ2 (1-6)
Mt---切削力折算至电机力矩(N.m)
Pt---最大切削力(N)
(4)负载起动频率估算。数控系统控制电机的启动频率与负载转矩和惯量有很大关系,其估算公式为
fq=fq0[(1-(Mf+Mt))/Ml]÷(1+Jt/Jm)] 1/2 (1-7)
式中fq---带载起动频率(Hz)
fq0---空载起动频率
Ml---起动频率下由矩频特性决定的电机输出力矩(N.m)
若负载参数无法精确确定,则可按fq=1/2fq0进行估算.
(5)运行的最高频率与升速时间的计算。由于电机的输出力矩随着频率的升高而下降,因此在最高频率 时,由矩频特性的输出力矩应能驱动负载,并留有足够的余量。
(6)负载力矩和最大静力矩Mmax。负载力矩可按式(1-5)和式(1-6)计算,电机在最大进给速度时,由矩频特性决定的电机输出力矩要大于Mf与Mt之和,并留有余量。一般来说,Mf与Mt之和应小于(0.2 ~0.4)Mmax.









 
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步进电机驱动芯片参数对比







参数    驱动电压 驱动电流 最大细分 芯片封装       电机工作电流    实现半流 外围电路

TA8435H    24    1.5 1/8(4
) HZIP25-P-1.27    固定2档可调 简单       简单
TB6560HQ 26.4 3    1/16(4
) HZIP25-P-1.27    固定4档可调 简单       简单
THB6016H 40    3.5 1/16(4
) HZIP25-P-1.27    固定4档可调 简单       简单
A3977       35    2.5 1/16(4
) PLCC44/TSSOP28 连续可调       较复杂    较复杂
A3986       50   
--   1/16(4) TSSOP32             连续可调    较复杂    复杂(外接驱动管)
THB6064H 55    4.5A   1/64(8
档)   HZIP25-P-1.27    连续可调       简单         简单


TL206L           --     1/64(? )                    固定可调        简单        一般(外接驱动管)


L297


L298




THB6128是采用BiCDMOS工艺,IC管脚间距为1mm的小型MFP30KR封装,主要性能有:

●双全桥MOSFET驱动,低导通电阻Ron=0.55Ω
●最高耐压36VDC,大电流2.2A(峰值),正常工作电压时33V,电流2A;
●多种细分可选(1、1/2、1/4、1/8、1/16、1/32、1/64、1/128)
●自动半流锁定功能
●快衰、慢衰、混合式衰减三种衰减方式可选
●内置温度保护及过流保护








THB6064H是一个PWM 斩波型两相步进电机驱动芯片,和继前一段时间出现的TB6560HQ和THB6016H   芯片的又一个适合网友DIY的采用HZIP25-P-1.27封装的两相步进电机驱动芯片,配合简单的外围电路即可实现高性能、多细分、大电流的驱动电路。适合驱动57、86型步进电机。据介绍在低成本、低振动、小噪声、高速度的设计中应用效果较佳。www.asiandiy.com$ X2 c2 O; U4 \, c0 L

/ T( f; @% r: x+ j- B8 k5 ]' h4 sDIY雕刻机|cnc DIY其主要参数和性能指标如下:9 A0 q- X- Q$ {- r

( j' B1 `; |! E( c' P
' K0 k2 A' \1 x) H: hDIY雕刻机|cnc DIY1、单芯片两相正弦细分步进电机驱动www.asiandiy.com& H" W0 _& D9 f! }4 w* _; ^
2、直接采用单脉冲和方向信号译码控制模式4 y/ o9 i( H! K9 p' w# d8 K# I
3、采用高耐压BiCD工艺,Ron=0.4Ω,(TB6560HQ和THB6016H的Ron=0.6Ω)" ?. t" f6 J0 L$ n7 u' l5 R
4、可实现正反转控制CNC-DIY馆$ ~+ u' {: V0 }' F   x   Y
5、通过4位选择8档细分控制(1/2,1/8,1/10, 1/16, 1/20, 1/32, 1/40, 1/64 )
6、高输出耐压(VDss=50 V )
7、高输出电流(Iout=4.5 A)
8、HZIP25-P-1.27封装(形状和管脚的尺寸和TA8435、TB6560HQ、THB6016H一样)CNC-DIY馆- W7 Y& D9 b! p. P
9、有输出监视管脚(DOWN / ALERT)。
10、有复位和使能管脚
11、芯片内部有过热保护(TSD)和过流检测电路

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