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汉德保电机工程师教你步进电机转速计算的方法

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浏览:- 发布日期:2017-10-10 17:49:43【

刚接触步进电机的客户通常会有设备上步进电机运行转速是多少的疑问,在这里汉德保(HDB)电机工程师整理了有关步进电机转速的相关计算公式,供大家参考。

汉德保步进电机/驱动器

1,常用计算公式:

转速 (转 /分) =频率(脉冲/秒) / 细分(脉冲/转) × 传动比 × 60
转速:电机每分钟旋转圈数,常用单位: 转/分(rpm 或 r/min.)。
rpm : revolution per mintue
转/分 = 转/秒×60  转/秒(rps 或 r/sec.)

频率:控制器每秒发出脉冲数,常用单位: 脉冲/秒 (pps 或 Hz)。
pps : pulse per second

细分:常用步进驱动器设置的每转脉冲数来表示,常用单位:脉冲/转 (ppr 或 pulse/rev.)
ppr : pulse per revolution
(注:细分数实际是指通过电子技术将步进电机固有的每一步细分成的更多步数,但 目前国内为了使用和计算方便而按上述每转脉冲数来标注。)

传动比:从动轮齿数(或直径)与主动轮齿数(或直径)的比值,通常用 i 表示。
同步传动 i=1;减速传动 i>1;增速传动 i<1 。按此定义减速机的传动比(即减速比)是大于 1 的。

2,已知角度和时间计算转速:

转速(转/分) =旋转角度(度)/ 360 度 × 旋转时间(秒)× 传动比 × 60
( 1 转 = 360 度 )

3,已知长度和时间计算转速:

转速(转/分) =运行长度(毫米)/ π × 传动轮有效直径(毫米) × 运行时间(秒)× 传动比 × 60

4,已知行程长度和丝杆导程和时间计算转速:

转速(转/分) =行程长度(毫米)/ 丝杆导程(毫米) × 运行时间(秒)× 传动比 × 60

导程:螺纹环绕螺杆一周的距离叫导程。通常用 S 表示。单线螺纹(常用)的导程等于螺距 P,多线螺纹的导程等于头数(n)乘以螺距,即 S=n×P。
注:以上 2,3,4 公式算的是平均转速。如是变速运动,请根据运动学公式计算最大转速。

附注:

周期:事物在运动、变化过程中,某些特征多次重复出现,其连续两次出现之间所经过的时间叫“周期”,常用 T 表示。

频率:物质在 1s 内完成周期性变化的次数叫做频率,常用 f 表示(f = 1/T)。单位为秒分之一,符号为 s-1。为了纪念德国物理学家赫兹的贡献,人们把频率的单位命名为赫兹,简称“赫”,符号为 Hz。每个物体都有由它本身性质决定的与振幅无关的频率,叫做固有频率。

信号:信号是带有信息(如语言、音乐、图像、数据等)的随时间(和空间)变化的物理量或物理现象,其随时间 t 变化的图像称为信号的波形。

脉冲:科技名词,主要指一个物理量在短持续时间内突变后迅速回到其初始状态的过程。

脉冲信号: 瞬间突然变化,作用时间极短的电压或电流称为脉冲信号。

可以是周期性重复的,也可以是非周期性的或单次的。脉冲信号是一种离散信号(数字信号),形状多种多样,与普通模拟信号(如正弦波)相比,波形之间在时间轴不连续(波形与波形之间有明显的间隔)但具有一定的周期性是它的特点。最常见的脉冲波是矩形波(方波)。 

在电子技术中,脉冲信号是一个按一定电压幅度,一定时间间隔连续发出的电信号。 

脉冲信号之间的时间间隔称为脉冲周期;而将在单位时间(通常指 1 秒)内所产生的脉冲个数称为脉冲频率。

频率是描述周期性循环信号(包括脉冲信号)在单位时间内所出现的次数多少的计量名称;频率的标准计量单位是 Hz(赫)。频率在数学表达式中用“f”表示,其相应的单位有:Hz(赫)、kHz(千赫)、MHz(兆赫)、GHz(吉赫)。其 1GHz=1000MHz,1MHz=1000kHz,1kHz=1000Hz。计算脉冲信号周期的时间单位及相应的换算关系是:s(秒)、ms(毫秒)、μs(微秒)、ns(纳秒),其中:1s=1000ms,1ms=1000μs,1μs=1000ns

细分驱动(微步驱动):将一个步距角细分成若干小步的驱动,微步驱动技术是一种电流波形控制技术。

其基本思想是控制每相绕组电流的波形,使其阶梯上升或下降,即在 0 和最大值之间给出多个稳定的中间状态,定子磁场的旋转过程中也就有了多个稳定的中间状态,对应于电机转子旋转的步数增多、步距角减小。采用细分驱动技术可以大大提高步进电机的步矩分辨率,减小转矩波动,避免低频共振及降低运行噪声 。

步进电机驱动器是一种能使步进电机运转的功率放大器,能把控制器发来的脉冲信号转化为步进电机的角位移。主要由相序逻辑控制电路(环形分配器)和功率放大电路两部分组成。

步进电机控制器:给步进驱动器提供运转和方向等运动状态的脉冲发生器。通常由 PLC 或者运动控制卡,单片机来做控制器。

螺距:螺距指的是螺纹上相邻两牙对应点的轴向距离,代号是 P。

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