步进电机与伺服电机基础知识
步进电机与伺服电机基础知识
最近做三轴运动控制器,grbl方案,留记录。
注:本文以两相电机为例。步进电机和伺服电机如果都用驱动器驱动的话,使用方式一样,所以本文以步进电机讲解。
步进电机是一种与专门用于速度和位置精确控制的特种电机,它旋转是以固定的角度(称为“步距角” )一步一步运行的,故称步进电机。
其特点是没有累积误差,接收到控制器发来的每一个脉冲信号,在驱动器的推动下电机运转一个固定的角度,所以广泛应用于各种开环控制。
系统控制架构:常规的控制方式,通过单片机或PLC发PWM脉冲给驱动器,驱动器在给电机发脉冲,这样电机就转了。
问:为什么还需要驱动器?
答:驱动器是一种能使步进电机运行的功率放大器,能把控制器发来的脉冲信号转化为步进电机的功率信号,电机的转速与脉冲频率成正比,所以控制脉冲频率可以精确调速,控制脉冲数就可以精确定位。驱动器其实也是用单片机做的板子,因为驱动电机是需要一个大电流的,如果你直接把自己的板子做成驱动电机的板子当然也可以,不过对于一些研发实力没那么好的,研发成本高。并且步进驱动器还有细分的功能,能够控制电机走的更精确,后面细讲。
步进频率
将电脉冲转化为角位移的执行机构,发的脉冲越快,自然而然电机转的越快。
步距角
给电机发一个脉冲,电机转的度数。一般两相步进电机的步距角是1.8°,所以给电机发200个脉冲,电机正好转一圈,称为一整步。
PS:步进电机叫步距角,伺服电机叫分辨率。
细分的作用
不细分,那么200个脉冲转一圈,分辨率为1.8°。
如果2细分,那么400个脉冲转一圈,分辨率0.9°。
。。。
以此类推,细分越大,这不就控制的更精确了嘛!
转速与频率计算
转速是通过发脉冲的频率控制的,例如:我在1s时间内发200个脉冲,转速就是一秒一圈;倘若我1s发400个脉冲,转速就是一秒两圈。
转速计算公式:步进电机转速 = 频率 * 60 / ( (360 / T) * x)
转速单位是: 转/分
频率单位是:赫兹
x:实指细分倍数
T:固有步进角
如何计算转速?
举例说明:步进电机采用整步,即1细分;频率 1K,即1000赫兹;套用公式:1000*60/200=300转/分
注意事项:此公式适应于两相步进电机。
如何计算频率?
频率计算公式:转速 / 60 * (360 / T * X)
举例说明:现在让步进电机实现600转/分的转速,1细分,需要多少的频率?套用公式:600/60*(360/1.8*1)=2000HZ。
如何计算丝杆运动的N个mm所需要的脉冲数?
假设电机与丝杆(螺距10mm)相连,轮周长10mm,也就是说电机转一圈带动丝杆或者传送带走10mm。
那么一个脉冲就是走:10mm/200=0.05mm
如果需要走500mm,那么需要:500/0.05=10000个脉冲。
ends。。。
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