2012/6/23 15:29:00
一 步进电动机的应用
步进电动机由转子、定子和定子绕组组成，转子上有均匀分布的齿，如图2-43所示。当某相定子绕组由脉冲电流励磁后，便能吸引转子，使转子转动一个角度，该角度称为步距角，则有：
式中: α——步距角；
m——定子相数；
z——转子齿数；
k——控制方式确定的拍数与相数的比例系数。
步进电动机的整步（FULL）工作原理：若绕组按1a→1b→2a→2b→1a顺序通电，它的旋转是以固定的角度一步一步进行的。因而可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的。
步进电动机的半步(HALF)控制：绕组按1a→1a1b→1b→2a1b→2a→2a2b→2b→2b1a→1a顺序通电，即步进电动机受脉冲的控制，其转子的角位移量和转速严格地与输入脉冲的数量和脉冲频率成正比，同时可以通过控制脉冲频率来控制电动机转动的速度，改变通电脉冲的顺序来控制步进电动机的转向。
由于控制脉冲数与位移这一线性关系的存在，加上步进电动机只有周期性的误差而无累积误差等特点，使得在速度、位置等领域用步进电动机来控制变得非常简单，现在比较常见的步进电动机包括反应式步进电动机、永磁式步进电动机、混合式步进电动机和单相式步进电动机等。
在YL-335A的运输站的直线运动中采用的就是Kinco公司的三相步进电动机3S57Q-04056，其三个相绕组连接成三角形，实物及阴险图如图2-46所示。整步方式下步距角为1.8°，半步方式下步距角为0.9°。整步方式在无细分的条件下200个脉冲步进电机转一圈。步进电动机传动组件采用同步轮和同步带传动。同步轮齿锯为5mm，共11个齿，旋转一周机械手装置位移55mm，即每步机械手位移0.275mm。
二 步进电动机驱动装置的使用
步进电动机的运行特性不仅与步进电动机本身和负载有关，而且与配套使用的驱动装置有着十分密切的关系。YL-335A中步进电动机驱动器3M458与控制器、步进电动机的工作接线图如图2-4。 在图2-47中，PLS为脉冲信号，脉冲的数量、频率与步进电动机的位移、速度成比例，DIR为脉冲方向信号，它的高低电平决定电动机的旋转方向。从中可以看出，步进电动机驱动器接受控制器的低压低功耗控制信号，为步进电动机输出三相脉冲功率电源。 图2-47中，驱动器还有一对脱机信号输入线 FREE+ 和 FREE-，当这一信号为 ON 时，驱动器将断开输入到步进电机的电源回路。YL-335A 没有使用这一信号，这一信号为 OFF，当步进电动机在上电后，即使静止时也保持自动半流的锁紧状态。
究竟步进电动机驱动器是如何来工作的呢？
步进电动机驱动器解决了脉冲分配和功率放大两个问题。脉冲分配也称为环形分配。环形分配用于控制步进电动机的通电运行方式，其作用是把控制器送来的一串指令脉冲按照一定的顺序和分配方式，控制各相绕组的通断电。由于步进电动机的工作原理是各绕组必须按一定的顺序通电变化才能正常工作（A、B、C、A、B…；A、AB、B、BC、C、CA、A、AB、B…），完成这种通电顺序变化规律的部件称为环形脉冲分配器。
以三相步进电动机为例，硬件环形分配驱动与控制装置的连接，环形分配器的输入、输出信号一般均为TTL电平，输出信号A、B、C变为高定平则表示相应的绕组通电，低电平则表示相应的绕组失电，PLS为数控装置所发脉冲信号，每一个脉冲信号的上升或下降沿到来时，输出则改变一次绕组的通电状态，DIR 为数控装置所发方向信号，其电平的高低即对应电机绕组通电顺序的改变，即步进电动机的正、反转，FULL/HALF电平用于控制电动机的整步（对三相步进电动机即为三拍运行）或半步（对三相步进电动机即为六拍运行），一般情况下，根据需要将其接在固定的电平上即可。
YL-335A中步进电机驱动器 3M458 的输出相电流最大能达到 5.8A ，而控制器到驱动器的电流的 mA 级。驱动放大电路的功能就是将环形分配器发出的TTL电平信号放大到几安培的电流，送到步进电动机的各项绕组。驱动器 3M 458采用的是细分驱动电源，前面一对步进电动机的工作方式做过描述，每给步进电机一相绕组或几相绕组一个脉冲电压，步进电动机就旋转异步，即每拍步进电动机转动一个步距角。如果在一拍中，通电相得电流不是一次达到最大值，而是分很多次，每次使绕组电流增加一些。每次增加，都使转子转过一小步。同样绕组电流的下降也是分成多次完成，这样，步进电动机原来的一个步距便分成许多未卜运动来完成，即实现了步距的细分。典型的多路功率开关细分电路由基极开关电压 U1~U5 控制多路功率开关管 VTd1~VTd5 的通断，从而控制功放管VT的导通电流大小，即步进电动机线圈绕组电流的大小，实现对步进电动机步进量的细分。
实际应用中，在3M458 驱动器的侧面连接端子中间有一个红色的8为DIP功能设定开关，可以用来设定驱动器的工作方式和工作参数。
DIP开关的说明如表2-3所示。
步进电动机取东西分设置如表2-4所示。
步进电动机驱动输出相电流设置如表2-5所示，DIP 位置决定了输出相电流。