《步进电机基础知识作业和答案.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《步进电机基础知识作业和答案.doc（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、步进电机基础知识培训作业和答案步进电机原理基础知识培训作业题（图片在附件中）：一.难题。 1.在调试机台时发现有一个两相混合式步进电机经过梯型加减速运动，停止的角度和预期角度有偏差，用量角器测出偏差约为3度，问：在角度测量误差不超过10的前提下，这个偏差有没有可能是由于电机失步造成的（即有没有可能是由于梯型加减速所用“初始速度”,“加速步”，“最大速度”，“减速步”，“停止速度”这几个参数不合理造成的）？（对于失步是什么太好解释，我大概说一下什么是失步。如果我们想让步进电机很快地转动，但是步进电机转不到这么快，最后步进电机实际停止的位置和我们希望它停的位置有偏差，那么这个偏差是失步造成的） 2
2、.为什么我们看到的两相混合式步进电机的转子是分两段的（见附件图1）？（这个题可能其实有点儿难度） 3.定子上每个电极上相邻小齿间的角度是多少度（图2中可以看到定子上的小齿）？（如果第2题想错了的话，这个题也可能就错了，如果这个题想错了，第1题可能也就错了） 4.公司目前用的驱动器M839输入脉冲高电平为5V(额定脉冲输入电压）时，输入电流大约为13mA，已知M839内部已经在光耦的输入端串连了270欧姆的电阻。问：如果要用高电平12V的电路给M839发送脉冲，在M839外部串连多大的电阻比较好？ 问题2：如果这个是老大分配给你的任务，经过计算后，你得到了最佳的电阻值，但是你发现工程部放电阻的盒
3、子里只有一个650欧姆的电阻，如果M839推荐的光耦输入端电流为716 mA，请计算650欧姆的电阻能否使用，即计算如果串连650欧姆的电阻，高电平时，流过光耦输入端的电流是多少？（这个是很实用的题目） 二.简单题。 5.公司买到了一些两相混合式步进电机，发现是单极式(unipolar)的，每个步进电机有6根电源线（附件图3是这种电机的绕组引线图），公司目前的驱动器只有M839，这种驱动器是驱动双极式（bipolar)步进电机的,这种步进电机只有4根电源线。如果要用M839驱动单极式的步进电机，可以怎样接线？（其实这个题比较简单） 6.有一个步进电机SearchSensor()的函数，这个函数
4、控制步进电机缓慢的匀速转动，同时每隔1us就读取一次光电传感器的状态，当发现光电传感器输出变为高电平时就停止给驱动器发送脉冲。但是，测试后发现用这个函数SearchSensor，有时步进电机停稳后，光电传感器的输出却是低电平，问这是为什么？（这个问题写软件的都可能会遇到，想想我们现在用的SearchSensor（）函数的参数里面要加入DriveIn才行） 三.思考题： 7.已知M839在细分模式下驱动电机时，随着电机的平衡位置不同，步进电机中的A，B相电流分别是程正弦，余弦形式变化的。问：雷赛公司为何要采用这样的相电流形式，这样做有什么好处？ 注意： 昨天我说过如果两相混合式步进电机单相通电的
5、时候，转子所受转矩和转子定子之间的角度是成正弦关系的。电机两相同时通电的时候如果忽略两相的绕组互感，磁路的饱和等等因素。总之，认为两相同时通电时，规定电流和角度的适当的正方向后，转子所受的转矩满足下式： T K*Ia*sin(x） K*Ib*cos(x) （1） （1）式中的T是转子所受的转矩，K是一个常数和电机的结构有关，Ia是A相的相电流，Ib是B相的相电流，x是转子和定子之间的角度用电角度表示。要注意（1）式中各个变量的正方向规定，归定不同的正方向则（1）式中的每项的符号可能要改变。（1）式中的各变量的正方向是如何规定的，大家可以想一下。 另外，这个问题借助转子星型矢量图来解决比较简单。
6、对于这个问题，我现在还有一些事情没有想清楚，大家一起思考吧。 答案： 第1题： 不可能是失步造成的。按照两相混合式步进电机的结构分析可知，步进电机失步的角度是7.2度的整数倍。 第2题： 转子分两段是因为一段是N极，一段是S极，即整个转子是一个大磁体。通过步进电机的结构分析转子的受力情况可以分析出来本题的结果，Hybrid Stepping Motors and Drivers一文中对此有解释，用指北针可以做实验验证。 第3题： 按照Hybrid Stepping Motors and Drivers一文的说法，定子上的小齿应当和转子上的小齿对齐的，也就是说定子上的小齿之间的角度也是7.2度。
7、但是，从我们拆开的山洋的步进电机来看，实际上定子上小齿间的角度是小于7.2度的，不好意思我以前没有注意到这个现象。我不知道为什么山洋电机要这么做。我估计可能是他们考虑到了电机中的一些非线性因素，他们认为这样做可以提高电机的性能。 第4题第1问： 只需要计算在电流不变的情况下，串多大的电阻可以分出去7V的电压，所以结果是7 / 0.013 = 538.5欧姆。 第4题第2问： 结果大约11.4mA。计算方法，先计算5V时光耦中的发光二极管的管压降，5 - 270 0.013 = 1.49V。近似计算时认为电流变化时光耦中的发光二极管的管压降不变（实际情况是管压降变化很小），所以12V时也按照1.
8、49V的管压降来计算。计算方法是： (12 1.49) / (270 + 650) 11.4mA。 第5题： 从图3中可以看出，单极式的步进电机每相的绕组相当于两个线圈串连而成的。从图3右边的端口电压顺序图（不知道这么叫对不对）可以看出，单极式的每相两个线圈不会同时流过电流，进一步分析可以看出来每相的两个线圈是串连的，即这两个线圈的缠绕方向是一致的（我是这么认为的，也不知道对不对）。所以把这个单极式的步进电机当作双极式来用的时候就有很多种接法。我认为可以不用1，6号端口，即把两个线圈当成1个线圈来用；也可以只用每相的一个线圈，即使用1，6号端口，并用每相的另外任何一个端口。要注意的是这两种接线
9、方法的绕组电感和电阻是不一样的，所以在峰值电流一定的情况下，这两种接线方法下步进电机的保持转矩是不一样的。当通以额定电流时，第2种接线方法下的保持转矩是单极式电机的额定保持转矩。（以上是我的理解，不知道对不对，欢迎大家拍砖） 第6题： 步进电机在缓慢的转动时，电机转子的实际位置和转子的平衡位置之间是有一定的夹角的，有些书上把这个夹角叫做Leadangle，翻译过来中文好像是叫超前角（我记不太清楚了），因为有了这个夹角，转子才会转动。所以在电机缓慢的转动的时候，可能转子确实档住了归位用的光电传感器，但是如果这时我们就停止给驱动器发脉冲的话，那么当转子停稳后，转子会停在平衡位置，这时转子可能没有档住归位用的光电传感器。所以运行SearchSensor（）函数后，有时我们却发现光电传感器的输出是低电平，这就是为什么我们平时用的SearchSensor（）函数中要加入Drivein这个参数。 第7题： 这样做的好处是在保证细分模式运行时，每收到1个脉冲电机转过的角度固定的前提下，步进电机的Holding Torque是不变的，即虽然电磁力的方向变化了，但是电磁力的大小没有变化。具体的计算也比较简单，就是用三角函数算一下，这里不太好写，我就不写了。 以上是我自己的理解，不知道对不对，大家想一下吧。
