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步進電機概述 步進電機又稱為脈沖電機,基于最基本的電磁鐵原理,它是一種可以自由回轉(zhuǎn)的電磁鐵,其動作原理是依靠氣隙磁導(dǎo)的變化來產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。其原始模型是起源于年至年間。年前后開始以控制為目的的嘗試,應(yīng)用于氫弧燈的電極輸送機構(gòu)中。這被認為是最初的步進電機。二十世紀初,在電話自動交換機中廣泛使用了步進電機。由于西方資本主義列強爭奪殖民地,步進電機在缺乏交流電源的船舶和飛機等獨立系統(tǒng)中得到了廣泛的使用。二十世紀五十年代后期晶體管的發(fā)明也逐漸應(yīng)用在步進電機上,對于數(shù)字化的控制變得更為容易。到了八十年代后,由于廉價的微型計算機以多功能的姿態(tài)出現(xiàn),步進電機的控制方式更加靈活多樣。 步進電機相對于其它控制用途電機的最大區(qū)別是,它接收數(shù)字控制信號電脈沖信號并轉(zhuǎn)化成與之相對應(yīng)的角位移或直線位移,它本身就是一個完成數(shù)字模式轉(zhuǎn)化的執(zhí)行元件。而且它可開環(huán)位置控制,輸入一個脈沖信號就得到一個規(guī)定的位置增量,這樣的所謂增量位置控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的直流控制系統(tǒng)相比,其成本明顯減低,幾乎不必進行系統(tǒng)調(diào)整。步進電機的角位移量與輸入的脈沖個數(shù)嚴格成正比,而且在時間上與脈沖同步。因而只要控制脈沖的數(shù)量、頻率和電機繞組的相序,即可獲得所需的轉(zhuǎn)角、速度和方向。 我國的步進電機在二十世紀七十年代初開始起步,七十年代中期至八十年代中期為成品發(fā)展階段,新品種和高性能電機不斷開發(fā),目前,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,特別是永磁材料、半導(dǎo)體技術(shù)、計算機技術(shù)的發(fā)展,使步進電機在眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。 步進電機控制技術(shù)及發(fā)展概況 作為一種控制用的特種電機,步進電機無法直接接到直流或交流電源上工作,必須使用專用的驅(qū)動電源步進電機驅(qū)動器。在微電子技術(shù),特別計算機技術(shù)發(fā)展以前,控制器脈沖信號發(fā)生器完全由硬件實現(xiàn),控制系統(tǒng)采用單獨的元件或者集成電路組成控制回路,不僅調(diào)試安裝復(fù)雜,要消耗大量元器件,而且一旦定型之后,要改變控制方案就一定要重新設(shè)計電路。這就使得需要針對不同的電機開發(fā)不同的驅(qū)動器,開發(fā)難度和開發(fā)成本都很高,控制難度較大,限制了步進電機的推廣。 由于步進電機是一個把電脈沖轉(zhuǎn)換成離散的機械運動的裝置,具有很好的數(shù)據(jù)控制特性,因此,計算機成為步進電機的理想驅(qū)動源,隨著微電子和計算機技術(shù)的發(fā)展,軟硬件結(jié)合的控制方式成為了主流,即通過程序產(chǎn)生控制脈沖,驅(qū)動硬件電路。單片機通過軟件來控制步進電機,更好地挖掘出了電機的潛力。因此,用單片機控制步進電機已經(jīng)成為了一種必然的趨勢,也符合數(shù)字化的時代趨勢。
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