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步进电机设计参考

selina /

<strong>功能模块设计</strong>

本模块可分为如下3个部分:

· 单片机系统:控制步进电动机;
· 外围电路:PIC单片机和步进电动机的接口电路;
· PIC程序:编写单片机控制步进电功机的接口程序,实现三角波信号的输出功能。

(1)步进电动机与单片机的接口。

单片机是性能极佳的控制处理器,在控制步进电机工作时,接口部件必须要有下列功能。

①电压隔离功能。

单片机工作在5V,而步进电机是工作在几十V,甚至更高。一旦步进电机的电压串到单片机中,就会损坏单片机;步进电机的信号会干扰单片机,也可能导致系统工作失误,因此接口器件必须有隔离功能。

②信息传递功能。

接口部件应能够把单片机的控制信息传递给步进电机回路,产生工作所需的控制信息,对应于不同的工作方式,接口部件应能产生相应的工作控制波形。

③产生所需的不同频率。

为了使步进电机以不同的速度工作,以适应不同的目的,接口部件应能产生不同的工作频率。

(2)电压隔离接口。

电压隔离接口专用于隔离低压部分的单片机和高压部分的步进电机驱动电路,以保证它们的正常工作。

【视频】太空电机性能演示

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电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。在电路中用字母M(旧标准用D)表示。它的主要作用是产生驱动转矩,作为用电器或各种机械的动力源。发电机在电路中用字母G表示。它的主要作用是利用机械能转化为电能,目前最常用的是,利用热能、水能等推动发电机转子来发电。

要让电机转动起来,控制部就必须根据Hall-sensor感应到的电机转子所在位置,然后依照定子绕线决定开启(或关闭)换流器(Inverter)中功率晶体管的顺序,使电流依序流经电机线圈产生顺向(或逆向)旋转磁场,并与转子的磁铁相互作用,如此就能使电机顺时/逆时转动。当电机转子转动到Hall-sensor感应出另一组信号的位置时,控制部又再开启下一组功率晶体管,如此循环电机就可以依同一方向继续转动直到控制部决定要电机转子停止则关闭功率晶体管(或只开下臂功率晶体管);要电机转子反向则功率晶体管开启顺序相反。

【视频】透明直流伺服电动机模型—讲解测试演示

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直流电机是指能将直流电能转换成机械能(直流电动机)或将机械能转换成直流电能(直流发电机)的旋转电机。它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机,当它作电动机运行时是直流电动机,将电能转换为机械能;作发电机运行时是直流发电机,将机械能转换为电能。直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交变电动势,靠换向器配合电刷的换向作用,使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。

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【视频】如何在家里做一个电动马达

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要DIY电动机首先了解一下什么是电动机:电动机是一种旋转式电动机器,它将电能转变为机械能,它主要包括一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子和一个旋转电枢或转子。在定子绕组旋转磁场的作用下,其在电枢鼠笼式铝框中有电流通过并受磁场的作用而使其转动。

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【视频】直流电机结构特点及工作原理

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直流电机是指能将直流电能转换成机械能(直流电动机)或将机械能转换成直流电能(直流发电机)的旋转电机。它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机,将电能转换为机械能;作发电机运行时是直流发电机,将机械能转换为电能。

直流电机结构特点:应由定子和转子两大部分组成。直流电机运行时静止不动的部分称为定子,定子的主要作用是产生磁场,由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。运行时转动的部分称为转子,其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势,是直流电机进行能量转换的枢纽,所以通常又称为电枢,由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。

直流电机工作原理:直流电机里边固定有环状永磁体,电流通过转子上的线圈产生安培力,当转子上的线圈与磁场平行时,再继续转受到的磁场方向将改变,因此此时转子末端的电刷跟转换片交替接触,从而线圈上的电流方向也改变,产生的洛伦兹力方向不变,所以电机能保持一个方向转动。

【视频】轴向柱塞马达的工作原理

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轴向柱塞马达是一种带滚动轴承支撑的轴配流式摆线液压马达,采用输出轴与配流机构整体结构设计、镶齿式定转子、两端滚动轴承支撑、专用进口回转动密封圈,使马达允许在较高的背压下工作。

轴向柱塞马达特点:

◎配流机构与输出轴一体成型,具有更高的配油精度,机械效率高。

◎先进的轴密封设计,高的背压承受能力。

◎镶齿式定转子和先进的花键参数设计机械效率高,寿命长。

◎两端双滚动轴承设计,具有更大的侧向承载能力。

◎主要应用于石油机械,吊车,煤矿机械等。

【视频】直线电机的演化

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直线电机也称线性电机,线性马达,直线马达,推杆马达。最常用的直线电机类型是平板式和U 型槽式,和管式。 线圈的典型组成是三相,有霍尔元件实现无刷换相。

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电机控制:参考设计与系统应用

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<strong>ADI 客户经理 程永华</strong>

<strong>电机驱动</strong>: 改变电机输入功率来控制轴扭矩、速度或位置的系统。

<strong>驱动类型:</strong>

1、专用驱动—设计用于在特定应用中运转特定电机(如变速泵驱动)。
2、标准驱动—设计为能够在给定功率范围内运转各种电机的 通用电机转速控制器。
3、伺服驱动—设计用于实现位置、速度或扭矩下降至速度为 零的精确和高动态控制。通常用于自动化应用。
4、高性能伺服器—设计用于提供同类最佳精度和连接能力。 通常用于CNC和贴片机器。

控制器局域网(CAN)实施指南

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<strong>作者:Conal Watterson博士</strong>

<strong>简介</strong>

控制器局域网(CAN)是内置故障处理功能的分布式通信的标准,针对ISO-11898开放系统互连(OSI)模型的物理和数据链路层加以规定1, 2。由于采用的通信机制非常可靠,因此CAN已广泛用于工业和仪器仪表应用以及汽车行业。

CAN有如下特性:

• 一条总线支持多个主机
• 固有的消息优先级
• 总线通过消息优先级进行仲裁
• 多层错误检测和恢复
• 采用不同时钟源的节点间的数据时序同步

在物理层,CAN协议支持差分数据传输,其优势包括:

• 在一对绞线电缆上进行双向通信
• 抗扰度更高
• 宽共模范围允许节点之间存在地电位差异

工业电机控制设计的经验分享

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国际能源报告显示,2006年电子电机的能耗为全球电能消耗总量的46%,相当于6040 Mt CO2排放量 。这导致人们要求电机驱动器 制造商新增高级控制功能和工具,以便优化系统能效。在工厂生 产系统中优化能效的新电机驱动器生态系统已得到了全球范围内 的广泛认可。对于欧洲来说,得益于节能政策,工业电能消耗量 呈现出每年1%的下降趋势。

工厂中最常用到电机的地方是电泵、风扇、压缩机和运输机,且电机在这些应用中大多属于标准产品。小型机器设备中使用的小型电机(低于0.75 kW)占全球存量的90%,但电机能耗不到总量的 10%。然而,中等尺寸(0.75 kW至350 kW)的工业电机几乎占全球电 机能耗的70%。在一个典型应用中,仅有50%的系统能耗转换为 有用的机械能,这引起了全球能源法规制定者和厂商的重视。过去几年来,美国、中国、欧洲和其他地区的监管机构引入了最低 能耗性能标准(MEPS)。优质电机的额定能效等级现在可从最低功 耗范围时的80%到最高时的96%,因此厂商开始在电机以外寻求 节能手段。

图1描述了现代工厂中自动化机器或过程的主要元素。这种方式 提供了优化机器运行和过程的全新思路,将能效和生产率提升到 新的高度。