機電一體化系統(tǒng)設(shè)計第3章：執(zhí)行元件的分類及控制用電機的驅(qū)動a課件

第三章機電一體化系統(tǒng)執(zhí)行元件的選擇與設(shè)計第三章機電一體化系統(tǒng)執(zhí)行元件的選擇與設(shè)計一、本章教學(xué)目標及要求①

執(zhí)行元件的作用、分類、特點及機電一體化系統(tǒng)對其要求；②

步進電機的特點與種類、工作原理；③

步進電機的性能指標及運行特性、驅(qū)動與控制；④

直流伺服電動機的原理及其驅(qū)動；⑤

交流伺服電動機的原理及其驅(qū)動。本章教學(xué)重點：步進電機工作原理及驅(qū)動控制，直流、交流伺服電機選用及控制。本章教學(xué)難點：步進電機、直流、交流伺服電機控制。第一節(jié)執(zhí)行元件的作用、分類及機電一體化系統(tǒng)對其基本要求作用：執(zhí)行元件主要用來根據(jù)控制信息和指令，將來自電、液壓、氣壓等各種能源的能量轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動、直線運動等方式機械能，并完成要求動作的能量轉(zhuǎn)換裝置，它在機電一體化系統(tǒng)中所處的位置參見下圖。(3)氣壓式：與液壓式的原理相同，只是將介質(zhì)由油改為氣體，包括氣缸和氣動馬達。特點是重量輕、價格便宜。(4)其它執(zhí)行元件：與使用材料有關(guān)，如使用雙金屬片、形狀記憶合金或壓電元件。一、執(zhí)行元件分類交流伺服電機直流伺服電機步進電機其它電機雙金屬片形狀記憶合金壓電元件電磁鐵及其它電動機油缸液壓馬達氣缸氣壓馬達執(zhí)行元件電磁式液壓式氣壓式其它與材料有關(guān)二、執(zhí)行元件的特點與性能

1.電氣執(zhí)行元件：優(yōu)點：①

以電源為能源，在大多數(shù)情況下容易得到；②

容易控制；③

可靠性、穩(wěn)定性與環(huán)境適應(yīng)性好；④

與計算機等控制裝置的接口簡單；缺點：①

為了實現(xiàn)一定的旋轉(zhuǎn)運動或直線運動，經(jīng)常要使用齒輪等傳動部件；②

過載能力差，容易受載荷影響，不慎被“卡住”時甚至?xí)龤?；?/p>

獲得大功率比較困難；二、執(zhí)行元件的特點與性能3.氣壓執(zhí)行元件：優(yōu)點：①

氣源方便、成本低；②

無泄漏污染；③

速度快、操作比較簡單；④

利用空氣的可壓縮性可實現(xiàn)緩沖控制；缺點：①

由于空氣的可壓縮性，高精度伺服控制比較困難；②

雖然撞停等簡單動作速度較高，但在任意位置上停止的速度很慢；③

能量效率低,噪聲大。三、機電一體化系統(tǒng)對執(zhí)行元件的基本要求1、慣量小、動力大

加速度表征執(zhí)行元件的加速性能；另一表征動力大小的綜合性指標為比功率（功率的時間變化率）,它包含了功率、加速性能與轉(zhuǎn)速三種因素。2、體積小，重量輕通常用執(zhí)行元件單位重量所能達到的輸出功率或比功率，即用功率密度或比功率密度來評價這項指標。設(shè)執(zhí)行元件的重量為G，則功率密度＝P/G，比功率密度＝T2/J/G3、便于維修、安裝4、易于微機控制電氣式執(zhí)行元件的動作原理為了得到連續(xù)的旋轉(zhuǎn)運動，就必須隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動角度不斷改變電流方向，因此，必須有電刷和換向器。至于交流感應(yīng)電機是在線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，再產(chǎn)生電磁力進行工作的。電機所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與通過的電流大小成正比；

2.液（氣）壓式執(zhí)行元件的動作原理液壓式和氣壓式執(zhí)行元件是用一定壓力的油或氣體推動活塞或葉片產(chǎn)生直線運動或旋轉(zhuǎn)運動。利用閥門等調(diào)整液（氣）體的流量，就可以控制速度，而且可以在很大范圍內(nèi)調(diào)整。圖3.4為控制用電動的基本控制形式。目標運動不同，電動機及其控制方式也不同。步進電動機的開環(huán)方式、其它電動機的半閉環(huán)方式和全閉環(huán)方式是控制用電動機的基本控制方式。閉環(huán)方式比開環(huán)方式的伺服控制精度高。伺服（隨動）－servo：系統(tǒng)由如此幾種設(shè)備組成，它們可以連續(xù)地監(jiān)測系統(tǒng)的實際信息（位置、速度、加速度等），把這些信息與理想的給定信號相比較，然后做出適當?shù)谋匾恼{(diào)整以使差值為最小。伺服電動機控制方式的基本形式普通電機可正反轉(zhuǎn)，但不能調(diào)速普通電機+微電子控制=控制用電機方便調(diào)速異步電機轉(zhuǎn)速表達式：

調(diào)速方法：改變電源頻率f改變轉(zhuǎn)差率s改變磁極對數(shù)p

直流伺服電動機的機械特性方程為：式中，一電樞控制電壓；一電樞回路電阻；—每極磁通；、—分別為電動機的結(jié)構(gòu)常數(shù)。由上式知，直流伺服電動機的控制方式如下：（1）調(diào)壓調(diào)速（變電樞電壓，恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速）（2）調(diào)磁調(diào)速（變勵磁電流，恒功率調(diào)速（3）改變電樞回路電阻調(diào)速常用的是前面2種調(diào)速方式。二、機電一體化系統(tǒng)對控制用電機的基

本要求1、性能密度大即功率密度和比功率大三、控制用電機的種類、特點及選用機電一體化系統(tǒng)（或產(chǎn)品）使用兩類電動機：動力用電動機和控制用電動機。動力用電動機：感應(yīng)式異步電動機和同步電動機等；控制用電動機：力矩電動機、脈沖電動機、開關(guān)磁阻電動機和變頻調(diào)速電動機和各種AC/DC電動機等。不同的應(yīng)用場合，對控制電動機的性能密度的要求不同：對于起停頻率低，但要求低速平穩(wěn)和扭矩脈動小，高速運行時振動、噪聲小，在整個調(diào)速范圍內(nèi)均可穩(wěn)定運行的機械，其功率密度是主要的性能指標；對于起停頻率高，但不特別要求低速平穩(wěn)性的產(chǎn)品，其主要性能指標是高比功率?？刂朴秒姍C按工作原理可分為旋轉(zhuǎn)磁場型旋轉(zhuǎn)電樞型同步電機步進電機直流電機感應(yīng)電機伺服電動機優(yōu)缺點比較DC伺服電動機優(yōu)點：停電時可制動控制器簡單小容量的成本低功率速度高無鐵心形的不存在齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩缺點：需對整流子維護不能在高速大力矩下工作產(chǎn)生磨耗有粉塵同步（SM）型伺服電動機優(yōu)點：停電時可制動可高速大力矩工作耐環(huán)境性好，無需維修小形輕量功率速度高缺點：無自啟動功能；電動機與控制器需一一對應(yīng)控制器較復(fù)雜感應(yīng)（IM）型AC伺服電動機優(yōu)點：耐環(huán)境性好，無需維修；可高速大轉(zhuǎn)矩工作；大容量下效率良好；結(jié)構(gòu)堅固；缺點：在小容量下工作效率低溫度特性差；停電時不能制動；控制器較復(fù)雜3.3步進電機及其驅(qū)動步進電機又稱脈沖電機。它是將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成機械角位移的執(zhí)行元件。每當輸入一個電脈沖時，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過一個相應(yīng)的步距角。轉(zhuǎn)子角位移的大小及轉(zhuǎn)速分別與輸入的電脈沖數(shù)及頻率成正比，并在時間上與輸入脈沖同步。只要控制輸入電脈沖的數(shù)量、頻率以及電機繞組通電相序即可獲得所需的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向。步進電機的轉(zhuǎn)角與輸入的電脈沖數(shù)成正比步進電機的轉(zhuǎn)速與輸入的電脈沖頻率成正比步進電機的轉(zhuǎn)向與輸入的電脈沖的順序成正比。

3.3.1步進電動機的特點、種類、工作原理

（1）步進電動機的特點

①工作狀態(tài)不易受各種干擾因素(如電壓波動、電流大小與波形變化、溫度等)的影響；②步進電動機的步距角有誤差，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一定步數(shù)以后也會出現(xiàn)累積誤差，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)以后，其累積誤差變?yōu)椤傲恪?；③由于可以直接用?shù)字信號控制，與微機接口比較容易；④控制性能好,在起動、停止、反轉(zhuǎn)時不易“丟步”；⑤不需要傳感器進行反饋，可以進行開環(huán)控制；⑥缺點是能量效率較低。

（2）步進電動機的種類（1）按運動方式分旋轉(zhuǎn)式步進電機和直線式步進電機·（2）按轉(zhuǎn)子構(gòu)成分類：可變磁阻型（VR）步進電機——轉(zhuǎn)子為導(dǎo)磁體，也稱反應(yīng)式步進電機。永磁型（PM）步進電機——轉(zhuǎn)子為永磁鐵。混合型（HB-Hybrid）步進電機——轉(zhuǎn)子為導(dǎo)磁體和永磁鐵的組合。

·（3）按定子繞組對數(shù)分類：分為2相、3相、4相、5相、10相等步進電機。

·（4）按定子繞組通電極性分類：分為單極性和雙極性步進電機。（1）可變磁阻(VR-VariableReluctance)

結(jié)構(gòu)原理：該類電動機由定子繞組產(chǎn)生的反應(yīng)電磁力吸引用軟磁鋼制成的齒形轉(zhuǎn)子作步進驅(qū)動，故又稱作反應(yīng)式步進電動機。其結(jié)構(gòu)原理如圖3.5定子1上嵌有線圈，轉(zhuǎn)子2朝定子與轉(zhuǎn)子之間磁阻最小方向轉(zhuǎn)動，并由此而得名可變磁阻型。

（1）可變磁阻(VR-VariableReluctance)可變磁阻步進電機的特點：v

反應(yīng)式電動機的定子與轉(zhuǎn)子均不含永久磁鐵，故無勵磁時沒有保持力；v

需要將氣隙作得盡可能小，例如幾個微米；v

結(jié)構(gòu)簡單，運行頻率高，可產(chǎn)生中等轉(zhuǎn)矩，步距角?。?.09~9°）v

制造材料費用低；v

有些數(shù)控機床及工業(yè)機器人上使用。（2）永磁(PM-PermanentMagnet)型（3）混合(HB-Hybrid)型

結(jié)構(gòu)原理：這類電機是PM式和VR式的復(fù)合形式。其定子與VR類似，表面制有小齒，轉(zhuǎn)子由永磁鐵和鐵心構(gòu)成，同樣切有小齒，為了減小步距角可以在結(jié)構(gòu)上增加轉(zhuǎn)子和定子的齒數(shù)。其結(jié)構(gòu)如圖3.7所示?；旌鲜讲竭M電機特點:HB兼有PM和VR式步進電機的特點：步距角可以做得較小(0.9~3.6°)；無勵磁時具有保持力；可以產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)矩，應(yīng)用較廣。（4）步進電動機的工作原理拍:從一相通電換接到另一相通電稱為一拍。三相單三拍：通電方式A-B-C-A→…，步距角為30度三相雙三拍：通電方式AB→BC→CA→AB→…，步距角為30°三相六拍：通電方式A→AB→B→BC→C→CA→A→…，步距角為l5°（4）步進電動機的工作原理

盡管步進電機種類很多，其基本原理實質(zhì)都是一致的?，F(xiàn)以三相反應(yīng)式步進電機為例，說明其工作原理:在步進電機定子上有三對磁極，上面繞有勵磁繞組，分別稱為A相、B相和C相。轉(zhuǎn)子上帶有等距小齒（圖中有四個齒）,如果先將A相加上電脈沖，則有：AABBCC1234如果將B相加上電脈沖，則有：(b)B相通電轉(zhuǎn)子逆時針旋轉(zhuǎn)30。AABBCC1234(a)A相通電如果再將C相加上電脈沖，則有：AABBCC1234(c)C相通電轉(zhuǎn)子逆時針旋轉(zhuǎn)30。AABBCC1234(b)B相通電轉(zhuǎn)子逆時針旋轉(zhuǎn)30。AABBCC1234(a)A相通電

這種三相勵磁繞組依次單獨通電，切換三次為一個循環(huán)，稱為三相單三拍通電方式。由于每次只有一相磁極通電，易在平衡位置附近發(fā)生振蕩，而且在各相磁極通電切換的瞬間，電機失去自鎖力，容易造成失步。為改善其工作性能，可采用三相六拍的通電方式，其通電方式及通電順序為A→AB→B→BC→C→CA→A…或者A→AC→C→CB→B→BA→A…。這種通電方式當由A相通電轉(zhuǎn)為AB相共同通電時，轉(zhuǎn)子磁極將同時受到A相與B相的吸引，它就停在AB兩相磁極中間，這時它轉(zhuǎn)過的角度是15。這種通電方式在切換時，始終有一相磁極不斷電，故而工作較穩(wěn)定，且在相同頻率下，每相導(dǎo)通的時間增加，平均電流增加，從而可以提高電磁轉(zhuǎn)矩、啟動頻率及連續(xù)運行頻率等特性。

顯然，通入脈沖頻率越高，電機的轉(zhuǎn)速就越高，且電機每步轉(zhuǎn)過的角度越小，所能達到的位置精度也越高。

步進電機通電方式:

**單相輪流通電方式，在這種通電方式下工作的步進電機，每次只有一相通電，穩(wěn)定性較差，容易失步。對一個定子為m相，轉(zhuǎn)子有Z個齒的步進電機，步進電機一轉(zhuǎn)所需的步數(shù)為mZ步。這種通電分配方式叫m相單m狀態(tài)。例如：一個三相步進電機（A、B、C三相繞組）通電順序為：A→B→C→A→……，逆時針旋轉(zhuǎn)。通電順序為：A→C→B→A→……，順時針旋轉(zhuǎn)。對應(yīng)每個指令脈沖，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一個固定角度α，稱為步距角。上述通電方式也稱為三相單三拍通電方式。

**雙相輪流通電方式，對三相步進電機來說，其通電次序為AB→BC→CA。由于兩相通電，力矩就大些，定位精度高而不易失步。步進電機每轉(zhuǎn)步數(shù)亦為mZ步。這種通電分配方式叫m相雙m狀態(tài)。例：一個三相步進電機（A、B、C三相繞組）通電順序為：AB→BC→CA→……，逆時針旋轉(zhuǎn)。通電順序為：AB→CA→BC→……，順時針旋轉(zhuǎn)。上述通電方式也稱為三相雙三拍通電方式。因為此通電方式在通、斷電切換過程中，始終有一相保持通電狀態(tài)，所以工作比較平穩(wěn)。

**單雙相輪流通電方式：對三相步進電機來說，其通電次序為A→AB→B→BC→C→CA。這時步進電機一轉(zhuǎn)所需步數(shù)為2mZ步。這種通電分配方式叫m相2m狀態(tài)。例：一個三相步進電機（A、B、C三相繞組）通電順序為：A→AB→B→BC→C→CA→……，逆時針旋轉(zhuǎn)。通電順序為：A→CA→C→BC→B→AB→……，順時針旋轉(zhuǎn)。上述通電方式也稱為三相單雙六拍通電方式。其步距角減少一半。3.3.2、步進電機的運行特性及性能指標1、分辨率步距角越小，分辨率越高；2、靜態(tài)特性穩(wěn)定狀態(tài)時的特性1）矩角特性2）靜轉(zhuǎn)矩3）靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)3.3.2步進電動機的運行特性與性能指標

（1）分辨率主要指步距角=360o/znK。如：0.6o/1.2o、0.75o/1.5o、0.9o/1.8o、………。步距角步進電機每接受一個脈沖，轉(zhuǎn)子所轉(zhuǎn)過的角度，稱為步距角。它是決定開環(huán)伺服系統(tǒng)脈沖當量的重要參數(shù)。

式中α——步距角；n——定子勵磁繞組的相數(shù)；z——轉(zhuǎn)子齒數(shù)；k——通電方式系數(shù)，單拍時，k=1；雙拍時，k＝2。

由于步進電機應(yīng)用在機床上一般是通過減速器和絲杠副帶動工作臺移動，所以步進電機的步距角對應(yīng)工作臺的移動量便是工作臺的最小單位運動，也稱脈沖當量（mm/脈沖），脈沖當量可由下式計算：式中：S——絲杠基本導(dǎo)程（mm）

——步進電機步距角

——傳動比當進給脈沖頻率為f（Hz）時，則工作臺的進給速度V（mm/脈沖）可表示為：例：步進電機轉(zhuǎn)子有80個齒，采用三相六拍驅(qū)動方式，經(jīng)絲杠螺母傳動副驅(qū)動工作臺作直線運動，絲杠的導(dǎo)程為5mm，傳動比為3，工作臺移動最大速度為6mm/s。求：⑴步進電機的步距角。⑵工作點的脈沖當量。⑶步進電機的最高工作頻率。（2）靜態(tài)特性

靜態(tài)特性：步進電動機的靜態(tài)特性是指它在穩(wěn)定狀態(tài)時的特性，包括矩-角特性、靜轉(zhuǎn)矩等。在空載狀態(tài)下，給步進電動機某相通以直流電流時，轉(zhuǎn)子齒的中心線與定子齒的中心線相重合，轉(zhuǎn)子上沒有轉(zhuǎn)矩輸出,此時的位置為轉(zhuǎn)子初始穩(wěn)定平衡位置。如果在電動機轉(zhuǎn)子軸上加一負載轉(zhuǎn)矩TL，定子與轉(zhuǎn)子之間將有一角位移θe(見圖3.11)，稱為失調(diào)角。此時轉(zhuǎn)子上的電磁轉(zhuǎn)矩與負載轉(zhuǎn)矩相等，稱為靜態(tài)轉(zhuǎn)矩Tj。靜態(tài)轉(zhuǎn)矩越大，靜態(tài)誤差就越小MeMjmax--/2/20靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)（2）靜態(tài)特性（3）動態(tài)特性步進電機的動態(tài)特性將直接影響到系統(tǒng)的快速響應(yīng)及工作的可靠性。在某一通電方式下，各相的矩-角特性總和為矩-角特性曲線族，每一曲線依次錯開的電角度為θe＝2π/m，m為運行拍數(shù)。1）動態(tài)穩(wěn)定區(qū)ABCeA相與B矩角特性曲線之交點所對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩Tq稱為起動轉(zhuǎn)矩；Tq表明步進電機單相勵磁所能帶動的極限負載轉(zhuǎn)矩2）啟動轉(zhuǎn)矩TqABCTqeTABCeT電機產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T>負載力矩TLTL當電機所帶負載TL<Tq時，電機可不失步的啟動。ABCeTTLT電機產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T<負載力矩TL,電機無法啟動。3）最高連續(xù)運行頻率及矩-頻特性步進電機在連續(xù)運行時所能接受的最高控制頻率稱為最高運行頻率，以fmax表示；它比最高啟動頻率大許多，因它不需克服慣性力矩。它代表著步進電機的最高轉(zhuǎn)速。目前世界最高值可達7000r／min。步進電機的矩-頻特性Td(N.m)f(Hz)電動機在連續(xù)運行狀態(tài)下，其電磁轉(zhuǎn)矩隨控制頻率的升高而逐步下降；轉(zhuǎn)矩與控制頻率之間的變化關(guān)系稱為矩-頻特性。4）空載啟動頻率與慣-頻特性在空載狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子從靜止狀態(tài)能夠不失步地啟動時的最大控制頻率稱為空載啟動頻率或突跳頻率（fq）。當啟動頻率較低時：電機可不失步的運行ABCeT1234啟動頻率太高4點落在C相穩(wěn)定區(qū)外，電機將不能正常啟動。ABCeT1234步進電機帶動慣性負載時的起跳頻率與負載轉(zhuǎn)動慣量之間的關(guān)系為慣-頻特性。一般講，隨著負載轉(zhuǎn)動慣量的增加，起跳頻率也會降低。（4）步進電機的型號表示方法不同生產(chǎn)廠家的步進電機型號表示方法也不盡相同，舉例如下：

(5)、步進電機的選用步驟（1）根據(jù)系統(tǒng)精度的要求粗選步距角。（2）計算出整個系統(tǒng)加載到電機軸的力矩Tq（3）根據(jù)電機的通電情況計算出電機的最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩Tjmax,（4）根據(jù)和Tjmax選定電機型號（5）根據(jù)電機的矩頻特性曲線驗算電機在最大工作頻率下的轉(zhuǎn)動力矩是否能帶動負載運行。（6）最后根據(jù)系統(tǒng)的安裝條件最終確定電機型號640.755150BF00315004.90.753110BF004150070007.840.753110BF003空載啟動頻率(步/s）空載運行頻率(步/s）最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩(Nm)步距角(0)相數(shù)參數(shù)型號反應(yīng)式步進電機技術(shù)性能數(shù)據(jù)三、步進電機的驅(qū)動與控制

微機或數(shù)控裝置等送來的脈沖信號及方向信號應(yīng)按要求的配電方式自動循環(huán)地供給電動機各相繞組，以驅(qū)動電動機轉(zhuǎn)子正反向旋轉(zhuǎn)。只要控制輸入電脈沖的數(shù)量及頻率就可精確控制步進電動機的轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)速。三、步進電機的驅(qū)動與控制變頻信號源脈沖分配器功率放大器電機脈沖信號方向分配器電源放大器電源步進電機的驅(qū)動包括脈沖分配器和功率放大器等1、環(huán)形脈沖分配器步進電機的各相繞組必須按一定的順序通電才能正常工作，（環(huán)形）脈沖分配器就是實現(xiàn)該功能的。使電機繞組的通電順序按一定規(guī)律變化實現(xiàn)的方法有：①軟環(huán)分：采用計算機軟件利用查表程序來實現(xiàn)。以下圖所示的微機控制三相步進電機為例，對其軟環(huán)分狀態(tài)進行詳細介紹。

可將表中狀態(tài)代碼0lH、03H、02H、06H、04H、05H列入程序數(shù)據(jù)表中，通過軟件可順次在數(shù)據(jù)表中提取數(shù)據(jù)并通過輸出接口輸出即可，通過正向順序讀取和反向順序讀取可控制電動機進行正反轉(zhuǎn)。通過控制讀取一次數(shù)據(jù)的時間間隔可控制電動機的轉(zhuǎn)速。優(yōu)點：充分利用計算機軟件資源，降低硬件成本；對多相電機的脈沖分配具有更大的優(yōu)點；缺點：易影響電機的運行速度2）采用小規(guī)模集成電路搭接而成的脈沖分配器優(yōu)點：靈活性大，可搭接任意相任意通電順序的環(huán)形分配器，且工作時不占用計算機的工作時間缺點：可靠性差3）采用專用環(huán)形分配器器件使用方便，接口簡單圖為市售的CH250即為一種三相步進電動機專用環(huán)形分配器。它可以實現(xiàn)三相步進電動機的各種環(huán)形分配（雙三拍，單六拍等），使用方便、接口簡單。圖3.16為CH250的管腳圖，圖b為三相六拍接線圖。

J3r、J3L兩端子是三相雙三拍的控制端，J6r、J6L是三相六拍的控制端，三相雙三拍工作時，若J3r＝“1”，而J3L＝“0”，則電機正轉(zhuǎn)；若J3r＝“0”，J3L＝“1”，則電機反轉(zhuǎn)；三相六拍供電時，若J6r＝“1”，J6L＝“0”，則電機正轉(zhuǎn)；若J6r＝“0”，J6L＝“1”，電機反轉(zhuǎn)。R2是雙三拍的復(fù)位端，R1是六拍的復(fù)位端，使用時，首先將其對應(yīng)復(fù)位端接入高電平，使其進入工作狀態(tài)，然后換接到工作位置。CL端是時鐘脈沖輸入端，EN是時鐘脈沖允許端，用以控制時鐘脈沖的允許與否。當脈沖CP由CL端輸入，只有EN端為高電平時，時鐘脈沖的上升沿才起作用。CH250也允許以EN端作脈沖CP的輸入端，此時，只有CL為低電平時，時鐘脈沖的下降沿才起作用。A、B、C為環(huán)形分配器的三個輸出端，經(jīng)過脈沖放大器（功率放大器）后分別接到步進電動機的三相線上。

2、功率放大器從計算機輸出口或從環(huán)形分配器輸出的信號脈沖電流一般只有幾個毫安，須采用功率放大器將脈沖電流進行放大才能驅(qū)動步進電動機運轉(zhuǎn)。電動機各相繞組都是感性負載，通電時，電流上升率受到限制；斷電時，又會產(chǎn)生反電動勢，為使電流盡快衰減，增加適當?shù)睦m(xù)流回路。2、功率放大器下圖是一個實用的脈沖放大電路，圖中使用三級晶體管放大，第一級用3DG6小功率管，第二級用3DK4中功率管，第三級用3DD15大功率管，R6為步進電動機限流電阻，隨所配電機不同而異。

2、功率放大器1）單電壓型特點：電路結(jié)構(gòu)簡單，但串聯(lián)R消耗能量降低放大功率；電感較大使電路對脈沖反應(yīng)較慢,輸出波形差。主要用于對速度要求不高的小型步進電機。實用驅(qū)動系統(tǒng)

KT350步進電動機驅(qū)動器的外形及接口圖。其中接線端子排A、A、B、B、C、C、D、D、E、E接至電動機的各相;AC為電源進線，用于接50Hz、80V的交流電源，端子G用于接地;連接器CN1為一個9芯連接器，可與控制裝置連接。RPW、CP為兩個LED指示燈;SW是一個四位撥動開關(guān)，用于設(shè)置步進電動機的控制方式。其中第1位用于脈沖控制模式的選擇，OFF位置為單脈沖控制方式，ON位置為雙脈沖控制方式;第2位用于運行方向的選擇（僅在單脈沖方式時有效），OFF位置為標準運行，ON位置為單方向運行;第3位用于整.半步運行模式選擇，OFF位置時，電動機以半步方式運行，ON位置時，電動機以整步方式運行;第4位用于運行狀態(tài)控制，OFF位置時，驅(qū)動器接受外部脈沖控制運行，ON位置時，自動試機運行（不需外部脈沖）。圖示為混合式步進電動機驅(qū)動器的典型接線圖

混合式步進電動機驅(qū)動器的典型接線圖

步進電機控制系統(tǒng)

2）高低壓功率放大電路

特點：具有高壓驅(qū)動，電流增長速度快、前沿變陡，電機的扭矩和頻率得到提高。

特點：僅在脈沖開始時接通高壓電源，其余時間僅接通低壓電源供電。具有功效高、電流上升率高、高速運轉(zhuǎn)性能好，但波形陡有時存在過沖現(xiàn)象，諧波豐富，在低速運轉(zhuǎn)時易產(chǎn)生振動。

其原理即“高壓建流，低壓穩(wěn)流”特點為：高速運行性能好，但低速運行時振動較大3）恒流源功率放大器適用于較高頻率的驅(qū)動上，功耗小，效率高，但發(fā)熱大。4）斬波恒流功率放大電路電機的輸出加大，運行頻率得到提高恒流源功率放大器

5）調(diào)頻調(diào)壓功放電路當電源一定時，步進電機繞組電流的上沖值是隨工作頻率的升高而降低的，使輸出轉(zhuǎn)矩隨電機轉(zhuǎn)速的提高而下降。如果能設(shè)法使繞組的供電電壓隨著運行頻率的升高而一起升高，以維持繞組在不同頻率的導(dǎo)電周期內(nèi)電流平均值基本相同，這樣可達到在高頻運行時，動態(tài)轉(zhuǎn)矩不明顯下降的目的。這種隨運行頻率的升高，電源電流自動升高的控制方式，稱為調(diào)頻調(diào)壓方式。3、細分驅(qū)動將一個步距角細分成若干步的驅(qū)動方式稱為細分驅(qū)動。特點：在不改變電動機結(jié)構(gòu)參數(shù)的情況下，能使步距角減少，但細分后的步距角精度不高，功率驅(qū)動電路也相應(yīng)復(fù)雜；能使步進電機運行平穩(wěn)，提高勻速性，并能減弱或消除振蕩。

采用細分驅(qū)動電路的目的：整步運轉(zhuǎn)或半步運轉(zhuǎn)基礎(chǔ)上，不改變步進電機結(jié)構(gòu)，提高步進電機的運轉(zhuǎn)、控制精度。

細分驅(qū)動電路的基本工作原理：對每一控制脈沖，細分使其電流逐步增加達到脈沖的最大電流（Imax），又逐步減少達到脈沖的最小