【東南大學】《 數控技術》公開課 P35 - 35. 學時 (35)

這是這個速控技術的第35講 繼續介紹這個速控技術的相關的這個 關於這個位置檢測軟件的一些知識 對於位置檢測 那麼前面一講已經介紹了這個 位置檢測裝置的這個幾種類型 包括根據這個 由增量方式絕對方式的 由這個速度式的和這個模擬式的 還有是直接的 還有這個間接測量的等等 這樣的幾種形式 那具體的我們現在來看具體的這個檢測裝置 第一種檢測裝置是光電盤與變碼盤 這個光電盤的話 它是一種光電盤 它是一種這個光電式的轉角測量軟件 這個圖裏面它所顯示的光電盤 在一個圓盤周圍 分成相等的透明與不透明的部分 這是一個光電盤 那這個光電盤的話 它分成相等的透明與不透明的部分 這個這裏面是一個分度狹分 那麼通過這個光電軟件來測量 它的這個光電盤 它的這個情況 那在這裏面有個魔術轉換方向 辨別電路 把這個這裏面是一個燈光 通過一個聚光鏡 把燈光打在這個光電盤上 根據它的明暗變化情況來決定 它的這個電路的情況 通過明暗變化情況 然後最終把它變成這個數字顯示 那在這個裏面 這個滾珠軸層 它主要是在這裏面是起支撐作用 光電編碼它的旋轉 光電編碼旋轉的話 它就代表了這個絲槓 它的旋轉情況 包括它的旋轉方向和旋轉速度 以及轉過的圈速 有這些就可以顯示出 檢測出它的具體的轉動情況 能把這種轉變情況通過這個魔術轉換 把它轉變成數字 從而顯示出來 這就是一個光電盤的一個原理圖 在這個光電盤裏面 當原盤與工作軸一起轉動的時候 光電元件 這個接受實彈持續的光 產生近似的正弦信號 經過放大整形後 這個呃成爲脈衝信號 被送到接觸器 是對於這個光電盤在這裏面 它是怎樣工作的 它是它的旋轉過程 旋轉以後 那麼它光電元件 因爲光電盤本身是這個明暗相間的 透光和不透光不同相間的 那麼把它這個旋轉以後 它就能夠接受這個實彈持續的光 它產生近似的這個正弦信號 在這裏面 根據脈衝的這個數目和頻率 可以測出工作輪的轉角以及轉速 所以可以用作脈衝發聲器 當然也可以這個 由測得的轉角來求出相應的直線位移 也可以求出它這個直線位移 它主要根據脈衝的數目和頻率 測出工作輪的轉角以及轉速 所以可以用作脈衝發聲器 也可以由這個測得的轉角來求出相應的直線位移量 這是根據它的轉動情況來測量的 所以這是光電盤的基本的這個工作過程 那在結構上除了上屬光電室以外 還有這個接觸室或者電感室 接觸室的這個圓盤 它是由導電部分和絕緣部分相間而成 通過這個導電盤來取得信號 剛纔的話通過這個明暗相間的部分 它是通過光電轉換機構來實現這個信號的測量 而在這個接觸室裏面 是通過導電部分和不導電部分來取得這個電信號 實際上根本的目的都是通過這個 通過這個光電轉換或者磁電轉換的作用 把它這個信號取得取出來 是這樣的一個過程 感應式的 它是在這個圓盤周圍嵌入等距離的直徑爲1.4至2毫米的永久磁鐵 利用霍爾元件磁電效應取得信號 這是感應式的 感應式實驗就是通過電磁的情況 那麼在前面的話 也就是說在這個光電盤的話 是屬於這個光的情況 通過光電轉換 而這個接觸室的話是通過這個電的轉換 在這個感應室裏面是通過磁的轉換 所以在這個測量裝置裏面都用到了光電磁 這幾種方式 光電磁這幾種方式 那麼其中光就是指光電盤 電是指接觸室的這個圓盤的情況 而磁的方式就是感應式的情況 這類測量裝置對要求不高的場合 它是一種經濟而實用的檢測手段 這類測量裝置 它對要求不高的場合 是一種經濟而實用的檢測手段 經濟而實用的檢測手段 所以這是對於這個測量裝置的話 它的一種檢測手段情況 第二是編碼盤 編碼盤它是一種直接編碼式的測量元件 它可直接把背側轉角或位移轉換成相應的代碼 指示的是絕對位置而無累積誤差 這是編碼盤 編碼盤它是一種直接編碼式的測量元件 可以直接把背側轉角或者位移轉換成相應的代碼 指示的是絕對位置而無累積誤差 這是編碼盤 所以這種編碼盤它實際上是一種絕對測量裝置 在電源切斷後位置信息它不會失去 由於這個通道多結構複雜不易做到高精度 這就是編碼盤 編碼盤它的工作原理可以分爲光電式和電磁式這樣幾種 這是一個如圖所示 這是一個四位二進芝麻 這是四位二進芝麻盤 圖黑部分它是一個圖黑部分是導電的 圖黑部分它是導電的 那其餘它是絕緣的 也就是說這些圖黑的部分它是導電的 而不圖黑的部分它是絕緣的 那四位馬盤對應四個馬道上都裝有電刷 經過這個電阻接着電源正極 這裏一圈它是公用的接電源負極 這是這幾圈它的像這個 這裏面它的這個基本的構成情況 那當馬盤與工作軸一起轉動的時候 就可以依次得到0000010010111這樣的一個二進芝輸出 通過這樣的一個輸出來獲得 那麼在這裏面中間這是一個接負極的 而這裏面是絕緣體導電體電刷把它分開 那從而來得到不同的這個數據 通過電壓的這個高低來獲得不同的這個數據 那從結構上講這個除了上述這個接受式以外 還有這個光電池電磁式這樣的集中類型 那馬盤它在這裏面 馬盤的分辨率與馬道多少有關 馬道越多 馬盤容量越大 每一位速移動的這個轉角也就越小 比如說有n個馬道 那麼它角度分辨率就是θ等於360度除以2n 是這樣的一個旋轉情況 θ等於360度除以2n 那這是對於這個馬盤的情況 那麼接受式馬盤它的優點是簡單 體積小 輸出性好強 這個不需要放大 但是由於電刷的磨損 所以壽命不長 轉速不能太高 這是對於這個接受式馬盤它的幾個特點 那麼它的優點是它結構簡單 體積小 輸出性好強 正因爲輸出性好強 所以它不需要進行放大 但是同時由於它的接受式 電刷的這個磨損比較大 所以實在它壽命不長 而且轉速也不能太高 轉速一高 問題就越多 光電式馬盤它由於是不接受式 所以允許速度高 進度高 但是結構比較複雜 光源壽命短 另外還有電磁式馬盤 電磁式馬盤它同樣是一種不接受式的馬盤 由於它的壽命長 轉速高 這個進度高 這樣的一些優點 所以它是一種很有前途的 直接編碼式測量軟件 它是一種很有前途的 直接編碼式測量軟件 這是光電式的這個馬盤 這樣的一個情況 第三個看看光柵測量裝置 那前面剛纔講的是光電盤和編碼盤 是一種這個檢測裝置 而在這裏面光柵測量裝置 它也是一種位置檢測裝置 那在這裏面濟良光柵 它有長光柵和圓光柵兩種 那麼它是送機牀的速寫系統 常用的檢測軟件 具有進度高 響應速度快 這樣的一些優點 那麼顯然在這裏面 這個長光柵的話 多長的測量距離就需要有多長的這個光柵 而圓光柵的話 那麼它能夠測量比較長的這個距離 所以長光柵和圓光柵它各有自己的這個特點 那對於這個光柵測量裝置來說 它是一種非接觸式的測量 那光柵基本工作原理 我們可以看一下 光柵它就是在一塊長條形的光學玻璃上 均勻的刻上很多和運動方向垂直的線條 也就是說 首先對這個光柵測量裝置 我們需要知道什麼是光柵 光柵它是一種 它是一個在一塊長條形的光學玻璃上均勻的刻上很多和運動方向垂直的線條 這樣的一個元件 我們把它稱爲光柵 那線條之間 在這樣的光柵裏面 線條之間 它距離我們把它稱爲三距 可以根據所需的精度決定 一般它是每毫米刻五十一百二百條線 從這樣的方式來刻線 長光柵劑裝在基牀的移動部件上 稱之爲標尺光柵 長光柵它裝在這個 基牀的這個移動部件上 就可以稱爲標尺光柵 而短光柵劑裝在這個基牀的固定部件上 我們稱之爲子室光柵 那麼兩塊光柵 兩塊光柵互相移動 互相平行並且保持一定的間隙 比如說是零點零五毫米 或者零點一個毫米等等 而兩塊光柵的刻線密度相同 只是一個是長光柵 一個是短光柵 它們相平行並且保持一定距離 那麼這個距離是零點零五毫米 或者零點一個毫米 並且兩塊光柵的刻線密度 它是應該相同的 光柵位置檢測裝置 有光源 二塊光柵 這二塊光柵是長光柵和短光柵 還有這個光電元件的組成 我們可以看一下 可以看這個圖A 在這裏面圖A 它是一個 這個是一個長光柵G1 底下是一個短光柵G2 還有這個S還有透鏡 那麼在這裏面 S它這個從光線進來以後 這兩個透鏡 對準了這個光電管 那麼通過這個來組成一個光柵測量裝置 那麼在這個裏面 如果將紫式光柵在自身的這個平面裏 轉過一個很小的角度 那麼兩塊光柵的刻線就是橡膠 成了這樣的橡膠的情況 在這裏面圖C的情況 就是兩塊光柵橡膠的情況 那在橡膠處就會出現黑色條紋 橡膠處就會出現黑色條紋 我們把它稱爲是墨爾條紋 這個在這個物理學裏面 大家都是學過的 兩塊光柵相隔 相交一定的角度的話 就會形成一條墨爾條紋 它是一個黑色的條紋 由於這個兩塊光柵 它的刻線密度相等 也就是三聚Omega相等 而產生的墨爾條紋的這個方向 和光柵刻線方向大致垂直 那麼它的幾何關係 可以從這個圖中C裏面來得到 那麼轉過這個很小的角度 θ以後 那麼它們這個幾何關係 很小的時候 θ很小的時候 那墨爾條紋的這個結局W 它就是約等於Omega除以θ 約等於Omega除以θ 這是在這個兩塊光柵 它的這個情況下 測得它Omega and W這個值 這個是墨爾條紋的這個結局值 Omega W它就是Omega除以θ 那這個表明墨爾條紋的結局 是光柵三聚的θ分之一 墨爾條紋的這個結局 它是光柵三聚的θ分之一 當標識光柵移動的時候 墨爾條紋就也隨時 以光柵移動方向來移動 當光柵移動一個三聚Omega的時候 墨爾條紋就相應準確的 移動一個結局W 也就是說 兩者一一對應 兩者是一一對應的 所以說只要讀出 移過墨爾條紋的數目 就可以知道 光柵移過了多少個三聚 而三聚在製造光柵的時候是一致的 所以光柵的這個移動距離 就可以通過電氣系統自動的測量出來 這是對於光柵測量裝置 基本的一個工作過程 那麼如果光柵的刻線爲100條 也就是三聚爲0.01毫米的時候 那麼人們是無法用肉眼來分辨的 但它的墨爾條紋卻清晰可見 所以墨爾條紋是一種簡單的放大結構 在這裏面放大倍數 取決於兩光柵刻線的交角θ 比如說Omega等於0.01 也就是三聚0.01 那麼W是等於十個毫米 W就會等於十個毫米 而且放大倍數是θ分之一 等於W除以Omega 它等於一千倍 這就是墨爾條紋系統的獨特的 這個獨具的特點 墨爾條紋它的另一個特點是 這個平均效應 它具有平均的效應 因爲墨爾條紋它是由這個若干條 它是由若干條光柵刻線組成 如果光電元件接受長度爲十毫米 那在Omega等於0.01毫米的時候 光電元件接受這個信號 它是由一千條刻線組成 所以製造上的這個 因此製造上的缺陷 比如說這個 例如間段的少幾根線 只會影響千分之幾的光電效果 千分之幾 所以對這個影響 製造上的缺陷 對這個檢測的誤差 是非常影響非常小的 所以由墨爾條紋測量長度 決定其精度的要素 不是一根線 而是一組線的這個平均效應 它精度比單純刪去的精度高 尤其是重複精度 有顯著的這個提高 下面我們看看光柵測量裝置 那在實際使用中 大多數是把光源 指示光柵和光電的元件 組合在一起 稱之爲讀數頭 也就是什麼是讀數頭 讀數頭它實際上是 把這個光源 指示光柵和光電的元件 組合在一起 這個部分我們把它稱爲讀數頭 讀數頭的結構形式很多 但只有以光路來看 可以分爲這樣的幾種 第一種是分光讀數頭 第二是垂直入射讀數頭 第三是反射讀數頭 這樣的幾種讀數頭 下面我們再看 另一種位置檢測裝置 稱爲感應同步器測量裝置 常用的電磁測量裝置 它有感應同步器和旋轉變壓器 感應同步器 它是一種檢測機械腳位移 或直線位移的精密傳感器 在伺服系統中 它提供備測部件 偏移集中點的角度 和位置的測量電信號 這是感應同步器 感應同步器 它有旋轉式和直線式兩種 一種是旋轉式 一種是直線式 旋轉式它用於測量角度 而直線式用於測量長度 這是對於感應同步器而言 它有旋轉式和直線式兩種 旋轉式用於測量角度 而直線式用於測量長度 由於在速度計算上 應用直線式感應同步器較多 所以我們在這裏面主要是介紹直線式感應同步器 旋轉變熱器的工作原理 以及它的使用方法 感應同步器是相似 它可以用於測量角度 但它的精度比感應同步器要低一些 我們來看看第一個感應同步器的種類 感應同步器 它有測量長度用的直線式 和測量旋轉角度用的旋轉式兩種 看看這個直線式測量裝置 直線式測量裝置裏面 第一個是標準式的 那對於標準式的話 它是直線中的精度最高的一種 使用最廣泛 在速控系統和塑形裝置中大量應用 常用的型號是GZDE和GZHE 這樣的兩種型號 一個是GZDE 一個是GZHE 它是標準式的感應同步器 主要用來測量直線 第二個是窄CASE 那窄CASE它的定時寬度比標準式要窄 用於精度較低或機艙上安裝位置窄小 且安裝面難以加工的這樣一個情況 這個時候我們可以用這個窄CASE 另外還有第三個是帶子式 它的定時繞組是印製在1.8毫米長的 這個不鏽鋼帶上 它兩端固定在機艙艙身上 一端用彈性固定 掛齒像機艙齒的這個油框那樣 掛在這個帶狀定時上 帶子式 那帶子式這個感應同步器 它可以減少外裝面 而且能使定時隨機艙艙身熱變形而變形 這樣的話就不影響機艙艙身熱變形 就不影響它檢測這個誤差 第四個是塞重式 那塞重式的話 它的滑齒和定時上均有初中細三套繞組 定時上初中繞組相對位移垂直方向傾斜 不同角度 那細繞組和標準式是一樣的 是塞重式的這個感應同步器 滑齒上的這個初中細三套繞組 組成三個獨立的電啓通道 初中細的級距分別是4000毫米 100毫米和2毫米 對於這個塞通道同時使用 就可以組成一套絕對座標測量系統 測量範圍是0.002至2000毫米 在這個測量範圍內測量系統只有一個絕對定點 是對於這個塞通道的同時測量的這樣一個情況 那單一定齒的這個單一定齒的 在這裏面應該是單一定齒 單一定齒的這個長度有200毫米和30毫米兩種 它特別適用於大型機艙 另外還有第五是感應組件 那感應組件它是將標準式的這個 它是將標準式的定滑齒 分裝在峽裏的這個感應組件 那這種感應組件 定齒是經調整揭長成這個組合式定齒 而且將機磁變應 感應器和前置放大器也裝在裏面 便於這個安裝與使用 這是對於感應組件 感應同步器它的特點我們可以看一下 第一個是精度高 感應同步器它的這個積累數多 平均效應所產生的這個測量精度要比製造精度高 並且輸出信號它是由滑齒和定齒之間 相對移動產生的中間無機械轉換關節 所以測量結果只受本身精度的影響 所以這是它的第一個優點 也就是第一個感應同步器的第一個特點 就是它的精度高 這是它最大的一個特點精度高 第二是測量長度不受限制 當測量長度大於250毫米的時候 可以採用多塊定齒揭長 720定齒間 720定齒間可用快規或激光測量傳移進行調整 此總長度上的這個累積誤差 不大於單一塊定齒最大偏差 第三個是對環境的適應性較強 這是這個感應同步器第三個這個特點 對這個環境的適應性較強 因爲感應同步器 金屬基板和長生柱體的熱脹係數相近 當溫度變化的時候還能夠獲得較高的重複精度 另外它是利用電磁感應產生信號 對磁鏈防護要求來說是比較低的 因爲它沒有接觸 所以對環境的適應性是比較強 這是感應同步器的這個三個特點 對於這個第五個我們是磁齒測量裝置 所以第五個它是磁齒測量裝置 那這種磁齒測量裝置的話 它是這個位置測量裝置裏面的另一個檢測元件 磁齒測量裝置它是將具有一定節距的磁化信號 用記錄磁頭記錄在磁性標尺的磁膜上 用來作爲測量基準 在測量的時候讀取磁頭也就是磁磁磁頭 將磁性標尺上的磁化信號轉換爲這個電信號 然後再送到檢測電路中去 把磁頭相對於磁性標尺的位置或位移量 用數字顯示出來或轉化爲控制信號輸入給數據基礎 這是對於這個磁齒測量裝置它基本的這個工作過程 在測量的時候它基本的工作過程 磁齒測量裝置它有磁性標尺讀取這個磁頭和檢測電路組成 這樣的這種部分 我們再看磁性標尺 那麼磁性標尺 它是在非導磁材料的這個機體上 塗敷或鍍上一層很薄的磁膜 這一層磁膜是一種導磁材料 然後在這個錄磁機上或在這個使用位置上錄磁 磁化信號它可以自賣充 那麼也可以是爲正弦波或者飽和磁波 磁化信號的這個節距 或者週期一般有這個0.05 0.10 0.20 1毫米這樣的機種 磁齒機體首先要不導磁 其次要求溫度對磁測量精度的這個影響要小 基於普通鋼材和鑄鐵相近 這是對這個磁齒 磁性標尺上一個基本的特點 那磁齒它按照機體形狀的不同 可以分爲直線位移測量用的這個實體型磁齒 帶狀磁齒和棒狀磁齒 用於角度位移的 有這個迴轉型磁齒 那麼它的磁膜要求厚度均勻 一般是10到20毫米 微米 錄磁後這個成爲磁性標尺 是對於磁性這個標尺 第二站磁頭 那在這裏面磁頭是進行磁鏈轉換的這個變換器 它把這個反應空間位置磁化信號檢測出來 轉化成電信號輸送給這個檢測電路 它是磁齒測量裝置中比較關鍵的元件 在這裏面需要這個值得注意的幾個問題 包括第一個速度響應型的磁頭 那速度響應型的這個磁頭 它是由它是錄音機磁帶機的這個讀取磁頭 它這個輸出電壓幅度與這個進入磁頭讀取線圈鐵型中的這個磁動量 隨時間的這個變化變化率成比例 它只有在磁頭和磁帶或者說磁齒之間 有一定相對速度時才能夠讀取磁化信號 這是對於速度響應型的磁頭 所以這種磁頭它只能用於動態測量 第二種是磁通響應型的磁頭 磁通響應型的磁頭的話 它由於基礎上要求在低速甚至在靜止時 也能檢測出磁性標準上的磁化信號 所以把速度響應型磁頭改革而成調子式磁頭 那磁通響應型磁頭它就是這個一種調子式磁頭 它相當於在速度響應磁頭的這個鐵芯迴路中 加入了帶有機磁線圈的這個可飽和鐵芯 是這個磁通響應型的這個磁頭 它相當於在速度響應磁頭的這個鐵芯迴路中 加入了帶有機磁線圈的可飽和鐵芯 那當機磁線圈上通入高額這個腳磁電源後 在讀取線圈上就輸出載波頻率爲高頻機磁電流頻率 二倍頻率的這個調子信號 它由這個磁性標準上進入讀取線圈鐵芯的這個漏磁通 那對於這種磁頭來說 它的這個輸出電壓和磁性標尺和磁頭相對速度無關 而由磁頭在磁性標尺上的位置所決定 這是第二種 第三種是多間隙磁通響應型的這個磁頭 如果比如說採用一個磁調製式 這個磁頭讀取磁性標尺上的這個磁化信號的時候 由於輸出信號電壓很小 那它只有幾毫伏子 十幾毫伏 並且由於磁膜的非線性特性就很難實現 那所以就採用將幾個磁頭到幾十個磁頭 以一定方式串接起來來組成多間隙磁頭 多間隙這個磁通響應型磁頭 它分有高精度高分辨率和這個大的這個輸出電壓這樣的一個特點 那麼對於這部分 大家作業還是在這裏面選取相應的題目來練習 下面我們再看第六章的這個另外一部分內容 那麼這部分內容主要是介紹這個位置控制系統 前面四詞講了檢測元件 那由這些檢測元件就可以構成這個位置檢測系統 我們看位置控制系統它如何來這個工作的 位置控制系統在這裏面 我們需要介紹內容包這樣幾個部分 一個是布定電動機開網系統 第二是相位控制系統 第三是福指控制的組成和工作原理 第四個是數字脈衝比較伺服系統 第五個是數字伺服系統 這樣幾個部分 我們首先看看這個第一步布定電動機的開網系統 開網控制布定電機開網控制 布定電動機的 首先我們看布定電動機的工作原理 布定電動機的工作原理 它是按電磁性的原理工作的 它在這個布定電動機是按照這個電磁性的原理來進行工作的 比如說在這個圖裏面 它是一個反應式三項布定電動機這樣的一個工作原理 是一個反應式三項布定電動機的工作原理 那我們看到這樣的這個反應式三項布定電動機的話 那控制布定電機轉動 它是由繞指的通電狀態變化決定的 通電狀態變化 次數也就是步數 由這個指定外衝數來決定 在這裏面 比如說在這個圖裏面 順時針旋轉和逆時針旋轉 它都是旋轉三十度的情況 它都是旋轉這個三十度的情況 從第一個圖到第二圖之間 是這個順時針旋轉 是逆時針旋轉 是逆時針旋轉三十度的情況 那在這裏面 A項是這樣的 B項是這樣的 C項是這樣的 有這樣的三項 那麼這樣的三項 它在運動過程中 在運動過程中 A項這個定值 定值它是固定不變的 而轉子在這個裏面 當前縮除的位置在這個地方 當這個A項 當前比如說 如果下面緊接着是A到B通電的話 那麼這個定值 轉子就會旋轉 它就會旋轉 旋轉三十度以後 就到達了這位置 從而形成逆時針旋轉三十度的情況 那下一步繼續通電 它繼續旋轉三十度 是這樣的一個旋轉情況 所以這個波定電動機 它是根據這個 它是根據這個電磁性的原理來進行工作的 這種固定電動機 它的工作的話 我們可以把它分成這個 第一種最簡單的方式是單塞拍方式 那所謂的單塞拍這個工作方式 實驗 它就是A下通電 B下通電 或者是C下通電 那在這裏面單塞拍方式通電的時候 轉之每步轉過的是三十度 因爲每次只有一項繞組通電 在切換瞬間就失去自所轉據 容易失步 這是對於單塞拍這個方式工作情況下 那麼容易在這個 因爲每次它只有一項繞組通電 它只有一項繞組通電 所以在切換瞬間就容易失去自所 容易這個失步 那雙塞拍 所謂的雙塞拍 單塞拍情況是從A通電到B通電到C通電 然後再返再回到A通電 到B通電到C通電 這樣一個循環往復的過程 每一次都是一項通電 A項通電和B項通電和C項通電 而雙塞拍工作方式 雙塞拍工作方式 然後是BC通電 然後是CA通電 等等這樣的一個通電過程 每次通電 它都是兩個兩項通電 所以這屬於雙塞拍工作方式 那雙塞拍工作方式裏面 那雙塞拍工作方式 它是指AB通電 然後B通電 然後是BC通電 然後是C通電 接着是CA通電 最後是A通電 這樣的一個通電順序 那在雙塞拍通電方式 轉之每步轉過 也是這個轉過 它這樣的一個30度 它每次有二項繞組通電 並且切換的時候 總保持一項繞組通電 所以工作是比較穩定的 這是雙塞拍通電方式 還有三項六拍方式 每步它是轉過15度 步據只要減小一半 只要改變指定脈衝頻率 就可以使得這個步進電動機 它的這個旋轉速度 在很寬的範圍內連續調節 也就是說 對於這種步進電動機 它的這個旋轉速度 怎麼來控制的 它是通過這個改變脈衝的頻率 來改變它的旋轉速度的 從這樣的方式來改變 那麼改變繞組的通電順序 可以改變它的這個旋轉方向 也就是說步進電機 它的旋轉方向 又是怎麼來改變的 它是通過改變繞組的這個旋轉方向 來通電通電順序 改變繞組的通電順序 來改變它的這個旋轉方向 步進電動機 它的缺點是效率低 帶貫量負載能力差 尤其是在高速的時候容易失步 這是步進電動機的缺點 一個是這個效率低 一個是帶負載能力差 第三個是它的高速 高速的時候容易失步 那麼步進電動機 它的主要特性包括 第一個是步距角和靜態特性 靜態步距誤差 那步距角它反映步進電動機 定值繞組的通電狀態 沒改變一次 轉姿轉過的角度 它取決於電動機的這個結構和控制方式 那步距角它的計算公式 我們可以產生這樣一個步距角計算公式 α等於360除以mz 這樣一個度數 這是步距角 那在這裏面步距角 它反映的是步進電動機 它定值繞組的通電狀態 沒改變一次 轉姿轉過的角度 定值繞組沒改變通電狀態一次 轉姿轉過的這個角度 就稱爲這個步距角 它就等於α等於360除以mzk 這樣一個度數 在這個裏面 m是定值的像素 比如說ABC三項就是m等於3 z是轉姿的尺數 比如說有四個詞或者五個詞 k是控制方式確定的 拍數與像素的這個比例係數 比如說三項三拍的時候 k等於1 三項六拍的時候 k就等於2 它是像素和拍數的這個比例係數 像素和拍數的比例係數 三項三拍就是 這個像素和拍數是1比1 所以是k等於1 三項六拍 像素和拍數的比例是1比2 所以它的k值就等於2 所以它是一個比例係數 可以把這樣的比例係數 帶到這個步距角集團公式裏面 就可以求出這個步距角 實際的步距角與理論值 它是有誤差的 因爲真正的製造過程 不可能完全保證 每一次通電正好轉過一定的角度 因爲從這個公式來看 360除以mzk的話 alpha求解出來 應該是整數整值 整個整倍的角度值 而實際上 真正的在這個運行過程中 它的運轉 它不可能完全達到 整倍數的這個角度 所以在這裏面 就實際的這個步距角與理論的 這個步距角 它就會存在一個誤差 那這個誤差通常在這個要求 保持在十分以內 對於這個固定電機的第二個特性的話 是靜態聚角特性 這是一個靜態聚角特性圖 那這個所謂的靜態聚角特性 它是指 當固定電動機不改變通電狀態的時候 轉子處在不動狀態 如果在電動機軸上外加一個負載轉距 使得轉子 按一定方向轉爲一個角度 此時的轉子 所受的這個電磁轉聚t 就稱爲靜態轉聚 靜態轉聚 角度θ就稱爲失調角 它是在這個電動機 不改變通電狀態的時候 轉子處於這個不動的狀態下 那麼在這個情況下 電動機軸上外加一個負載轉聚的話 使得轉子 讓我一定角度 從而處於靜止狀態 那麼這時候它的轉聚t 就稱爲靜態轉聚 這個角度 θ就稱爲失調角 它就成爲失調角 那在這裏面我們可以看到 我們可以看到這個 橫座標 這是θ角度 而這個豎座標是轉聚 是轉聚 那麼在最大靜轉聚情況下 在最大靜轉聚情況下 它所形成的角度最大 這個失調角度也就最大 所以這個靜態轉聚t和失調角之間 這樣的一個比例關係 這樣的一個關係 我們把它稱爲靜態聚角特性 我們把它稱爲一個靜態聚角特性 那麼描述靜態時 這個轉聚與失調角θ的關係 這種關係就稱爲聚角特性 第三是它的這個參數 是它的啓動頻率 那麼空載的時候 步進電動機 它有靜止狀態 突然啓動 並且進入不丟步的 正常運行的最高頻率 就稱爲啓動頻率或者突跳頻率 加上給步進電動機的 這個指令脈松頻率 如果大於啓動頻率 就不能正常工作 同時隨着這個負載 加納 那麼啓動頻率就會降低 什麼是啓動頻率 啓動頻率就是 加給步進電動機的時候 指令脈松頻率 在這裏面 它的這個變化情況 那這個啓動頻率 它的概念就是 在空載的時候 步進電動機 它有靜止狀態 突然啓動 並進入不丟步的 正常運行的這個最高頻率 就稱爲這個啓動頻率 這是對於啓動頻率 那麼對於步進電機來說 還有一個頻率 是連續運行頻率 啓動頻率是開機時候的頻率 連續運行頻率是 連續加入過程中的這個運行頻率 那步進電動機啓動以後 運行速度能跟蹤指令脈松頻率 連續上升 而不丟步的最高工作頻率 就稱爲連續運行頻率 這個連續運行頻率值 它遠遠大於這個啓動頻率 與電機所帶負載的 這個性質和驅動電源 都有關係 第五個是這個聚頻特性與動態轉聚 那所謂的這個聚頻特性T 等於FF 它是描述步進電動機 連續穩定運行時 輸出轉聚與連續運行頻率之間的 這個關係 那這個特性上 每一個頻率對應的 這個轉聚就稱爲動態轉聚 使用時一定要考慮動態轉聚 隨連續運行頻率的上升 下降這樣的一個特點 那在這個特性中 除了這個第一項 也就是聚角特性以外 那麼其餘的這個四項 這個均是與驅動電源有很大關係的 第三我們在步進電機驅動電路 那步進電機驅動控制電路 它是由環形分配器和功率放大器來組成的 在許多CNC系統中 環形分配器功能 它用軟件來產生 首先我們看環形分配器 加上環形分配器輸入端的這個指令脈衝 它是CNC插補器輸出的分配脈衝 輸出 這是這個步進電動機相應繞組驅動器的這個輸入 通常還要這個進行加減速控制 使得這個脈衝 使得這個脈衝頻率頻滑上升或下降 以適應步進電動機的這個驅動特點 這是一個三向六拍的環形分配器 環形分配器 它是根據步進電動機的向所控制方式設計的 在這裏面 它是一個三向六拍的環形分配器的這個原理線路圖 第二個 再看有一種高低壓的驅動電路 驅動電路 它的作用主要是將計算機輸出的每次信號 經過功率放大 得到步進電動機所需的脈衝電流 電流波形 它是影響步進電動機 巨頻特性的主要因素 越是在高頻工作狀態下 這種電路 它的損失率也高 使電動機它的巨頻特性變壞 第三是載波驅動電路 在載波驅動電路里面 主要是爲了彌補高低壓電路波形連接處的凹形 改善輸出扭矩下降 較多就採用這種載波型步進驅動電路 還有一種是細分驅動 環形分辨器 它決定的驅動電路 控制電動機各項繞組的導通或者截止 從而使電動機產生步進移動 步進腳的大小 它只有兩種 也就是整步工作或者半步工作 細分驅動 它是將一個步進腳分成若干個步的驅動方式 它方法是每次輸入脈衝切換的時候 不是將繞組電路全部通路口切換 而是隻改變相應繞組中額定的一部分 那麼電動機的話 它的轉織的每步運動也只有這個步進腳的一部分 在這裏面 繞組電路 它不是一個方波 而是降階梯波 額定電流 它是臺階式的這個投入或切除電流分成多個臺階 轉織就以同樣的個數轉過 這個一個步進腳 細分驅動它的一個特點 第一個是在不改動電動機結構參數的情況下 能夠使得步進腳減小 在細分後的這個步進腳精度不高 並且驅動電源的結構也相應複雜 第二個是能使步進電動機運行平穩 提高均速性 並且能夠減弱或消除震盪 第五個是步進電動機的自動升降 我們看看它的自動升降速的原理 如果到步進電動機工作在這個啓動頻率以下的時候 不需要升降速 工作頻率高於啓動頻率的時候 就要進行自動升降速控制 是一個自動升降速 允許的這個最大加速度 雲加速度進行升降速 時間上是最短 那麼圖壁的情況的話 是指數取向下的點數 能避免這個衝擊 並且能夠這個有助於準確的定位 最大升降速控制 它可以用硬件來實現 最長遠的還是用軟件來實現 這是對於這個步進電動機 它的一個基本的這個一些特點 那麼這一節我們主要是介紹這一些 下課