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NEMA23步进电机规格参数_功能特性_工作原理

IC先生 IC先生 1137 2023-09-15 15:12:38

对于电机来说,它有很多类型,常见的包括直流电机、伺服电机和步进电机。但当涉及到高负载和步进旋转时,可以使用步进电机。实际上,步进电机也有多种类型。当我们需要在那些需要高负载解决方案的智能设备中使用电机时,例如具有特定扭矩和低电压负载,那么可以使用名为“NEMA23”的步进电机。

基本概念

NEMA23步进电机适用于3D打印机、数控机床、雕刻机和机器人手臂等。在需要以特定速度智能旋转运动且不丢失任何一步的低速设备中,那么NEMA23是完美选择。

NEMA23提供3Nm扭矩-速度,但可以通过应用不同的运行速度来改变。实际上,扭矩取决于多种因素,其中包括施加电流、电压,第三个因素是电机内线圈的感应。电机的旋转需要磁场才能迈出一步。此外,使线圈充分磁化所需的时间取决于线圈的感应强度。

NEMA23

规格参数

  • 总电压额定值大多为3.8V
  • 额定电流为2.8A
  • 保持扭矩等于270 oz. in(19千克-厘米)
  • 一步距角最小为1.8度
  • 每分辨率的总步进为200
  • 总相数为4
  • 每相总电感为3.6mH
  • 每个线圈的电阻为1.3欧姆。
  • 引线总数为4。
  • 电机尺寸为56.4mm2x76mm,不包括轴
  • 电机轴直径为6.35毫米

注意:NEMA23提供8-10种不同的型号,并且某些其它型号的电源规格有所变化,但给定的规格适用于所有其它型号。在某些情况下,用户必须遵循模型PDF规范才能使其正常工作而不会出现任何滞后和中断。

功能特点

  • 通过添加编码器可以像伺服电机一样工作,并使其闭环运行。
  • 它是一种小型且紧凑的电机。
  • 以数字方式设置为零位置。
  • 的保持扭矩高达19kg-cm。
  • 其分辨率可通过PC软件进行编程。

引脚配置

NEMA23步进电机的引脚配置及功能说明如下所示:

引脚配置

PIN 功能描述
Wire 1 黑色 在NEMA23中,所有引脚均在内部与线圈连接。为了进行运动,需要磁化线圈。在内部控制步进电机,必须使用绿色和黑色对。第二对是红色和蓝色。单从电线上看,其功能无法具体描述。它需要一个进一步电路才能正常工作。
Wire 2 红色
Wire 3 绿色
Wire 4 蓝色

工作原理

NEMA23看起来很容易使用,但其工作原理对于初学者来说有点复杂。它是一款双极步进电机,其工作原理与任何其它双极步进电机完全相同。NEMA23适用于推拉系统。内部结构遵循右手定则,但为了逐步旋转,它有2个内部线圈。

内部线圈用于将电机从当前位置推动到下一个位置。在电机中,有4根电线和2个线圈。单个线圈可以使电机旋转近90度。如果一个线圈正在接通,则线圈以90度移动,而另一线圈可能会阻止其移动到45度。只有当我们同时向两个线圈通电时,这种预防才会发生。

线圈内部结构

这只能解决它的工作原理。为了使其能够逐步工作大约1.8度,还需要使用计时器方法。如果我们同时向两个线圈反向通电,那么就可以逐步移动电机。这里的问题是需要多少时间来保持其通电才能迈出1.8度的步进。

实际上,它可以通过一些电机驱动器或控制器轻松完成,但要使用简单的逻辑来完成它,必须使其通电至少2000us。通电后,它停止向步进电机提供脉冲。这个过程可能看起来很简单,但为了使其完美工作,计时器应该精确。

控制器

上述方法是一种内部工作方法。如果我们需要使用控制器逐步控制电机,那么将使用电机驱动器。驱动器将解决电机电源问题,并且能够通过任何控制器进行操作。控制器将使用驱动器连接到电机。使用微控制器控制电机的方法将具有不同的逻辑。所有微控制器都使用不同的库,但都使用相同的技术。

所有微控制器发送多个脉冲来控制步进电机。所有步进电机需要不同数量的脉冲。有些提出使用400个脉冲来控制单一分辨率,但NEMA23使用200个脉冲来控制1.8度步长。通过使用微控制器,不仅能够控制步骤,还可以帮助我们控制电机的加速度和速度。微控制器很智能,但有时由于电机的要求,需要IC来逐步控制电机。

Arduino应用示例

由于额定功率不同,不同的步进电机有多种驱动器。TB6600和TB6560是两个著名的驱动器。这里可以使用其中的任何一个来控制NEMA23,下面将描述使用TB6560电机运动方法。

将NEMA 23与TB6560连接,如下图所示。TB6550连接的电源为5-24V和2.8A–3A。该模块可处理约3.5A的电流。如果电流较高,电机可能会被烧毁。因此,请将其保持在2.8A–3A之间。该模块还提供一些内部保护,如过热、低压关断和过流。在电路图中,可能会注意到启用引脚已断开。这意味着使能引脚将始终处于低电平,驱动器将始终处于工作状态。

Arduino应用电路

在此示例中,我们将驱动器与电机连接作为共阴极。所有负数都是通用的,正数将用于控制方向和分辨率。Arduino的引脚2将连接到CW+,用于控制电机的方向,引脚3连接到CLK+,用于给出高脉冲,以便在脉冲产生时电机可以旋转。

当Arduino发送脉冲时,将发生以下操作:

  • 如果引脚2为高电平,电机将顺时针旋转,否则逆时针旋转
  • 延迟至少2000微秒的单个高低脉冲将产生步进电机1.8度的单步,延迟的减少将使移动速度加快。
  • 电机旋转一圈需要总共200个高低脉冲。
  • 在Arduino的闭环中,电机可以用作伺服电机,但与伺服电机一样,它将无法向控制器生成反馈。

以下Arduino代码将用于生成单个步骤:

void setup() {

pinMode(2,OUTPUT);

pinMode(3,OUTPUT);

}

void loop() {

// USE this for CLOCK WISE

// digitalWrite(2,HIGH);

// USE this for ANTI-CLOCK WISE

// digitalWrite(2,LOW);

digitalWrite(3, HIGH);

delayMicroseconds(2000);

digitalWrite(3, LOW);

delayMicroseconds(2000);

// change the delays for change in speed

}

通过使用驱动器,步进电机的控制变得容易。上面的代码很简单,但还有多个库可以仅通过单个命令控制步进电机。步进电机的使用对任何人来说都很容易。就像任何其他直流电机一样,它变得简单易行。

应用领域

  • 它在数控机床中有着广泛的用途。
  • 大多数3D打印机使用NEMA23步进电机。
  • 一些雕刻机也使用NEMA23。
  • 低功率激光切割机也使用这种步进电机。
  • 硬盘驱动器还配备了NEMA23。
  • 自动贴片机因其承载效率和能力而使用NEMA 23
  • 用于线性执行器。
  • 由于其步进精度,它还使用精密切割机。

NEMA23和NEMA24区别

NEMA23和NEMA24是两种不同规格的步进电机。这些规格通常由NEMA(National Electrical Manufacturers Association)定义,以标准化电机的外形尺寸和接口。以下是NEMA23和NEMA24之间的主要区别:

  1. 尺寸:

    • NEMA 23:NEMA 23电机的外形尺寸为2.3 x 2.3英寸(大约58.4 x 58.4毫米)。这是NEMA 23名称的来源。
    • NEMA 24:NEMA 24电机的外形尺寸为2.4 x 2.4英寸(大约60.9 x 60.9毫米)。同样,这是NEMA 24名称的来源。
  2. 功率:

    • 通常情况下,NEMA 24电机通常比NEMA 23电机具有更高的功率和扭矩输出。这使得NEMA 24电机在需要更多动力的应用中更有用。
  3. 应用领域:

    • NEMA 23电机通常用于需要中等功率和精度的应用,如3D打印机、数控雕刻机、机器人等。
    • NEMA 24电机通常用于需要更高功率、更大扭矩和稳定性的应用,如大型数控机床、工业自动化设备等。
  4. 重量:

    • 由于NEMA 24电机更大,通常比NEMA 23电机更重。
  5. 适配器和接口:

    • 由于尺寸不同,NEMA 23和NEMA 24电机通常需要不同的支架、适配器和接口来安装在不同的设备上。

总结

NEMA 23是一种标准化的步进电机,电机的外形尺寸为2.3 x 2.3英寸(大约58.4 x 58.4毫米)。这个尺寸标准有助于确保不同制造商的电机可以在相同的支架和接口上安装,提供了一定的互换性。

通常情况下,NEMA 23电机具有1.8度(或200步/转)的步进角度。这意味着每个电机步进一次时,转轴旋转1.8度。此外,NEMA 23电机的功率和扭矩输出可以根据具体型号和设计而有所不同。它们通常适用于中等功率和中等扭矩的应用,可以用于驱动各种机械设备,如3D打印机、数控雕刻机、机器人、自动化设备等。

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