42HS48EIS步进闭环电机最大转速

■ 简介

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42HS48EIS 电机是一款闭环步进电机，带有不丢步高效率低发热编码器。转速可达1500tpm。

^{▲ 42HS48EIS电机的基本参数}

42HS48EIS步进电机标称工作电压24~36V。在 使用ULC2003驱动步进电机接口 实验中，实际测量该电机在供电电压大于15V以上都能够工作。当供电电压小于15V的时候，报警（ALARM+,ALARM-）出现。

如下是在 淘宝销售网站上 给出的步进电机的接口控制信号。 其中对于步进脉冲信号（PU+,PU-）的脉宽$T_{pu}$需要大于（5us，半周期大于2.5us）,因此，PU脉冲的最大频率为：

^{▲ ;步进电机的控制端和接口信号}

如果按照42HS48EIS的步进细分表最大值（51200）来看，在最大细分（$s_{\max }=51200$）下，它输出轴的转速最大为：

为了考察该驱动器的最快速度，本文通过实验来验证该款电机的最大转速参数。

^{▲ 42步进电机的细分表格}

 

01实验方案

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1.测量的基本方案

• 驱动电机信号控制器：
  STC8K28步进电机ULC2003触发器

• 电机的工作电压：24V

• 电机转速测量： 从来在 使用高精度旋转编码器BH60测量步进电机转动角度 中的BH60测量方案。

^{▲ 实验驱动控制信号单片机板}

2.高速PU脉冲产生¹

在 STC8K28步进电机ULC2003触发器 电路中，** IO3（P2.0）** 对应是STC8H1K的高级PWM的PWM1P的输出，利用PWM1的输出来产生PU脉冲。

^{▲ 在缺省情况下产生的10kHz的方波波形}

增加一个设置PWM的duty,Period的函数。修正文件：stc8h.c

void PWM1SetDutyPeriod(unsigned int nDuty, unsigned int nPeriod) {
    _push_(P_SW2);
    P_SW2 = 0x80;
    PWM1_CCR1 = nDuty;
    PWM1_ARR = nPeriod;
    
    _pop_(P_SW2);
    
}

``

增加一个串口命令：
```c
} else IFARG0("dp") {
    sscanf(SDA(1), "%d", &nNumber);
    PWM1SetDutyPeriod(nNumber/2, nNumber);
}

3.设置输出频率

• 单片机的时钟频率：$f_{osc}=35\times 10^{6}Hz$
• PWM的自动加载寄存器(ARR)的设定值$ARR$

那么输出的PWM的频率$f_{PWM}$等于：

比如，通过命令: dp 1000之后，使用FLUKE45频率档测量输出的方波脉冲频率为为： 34964Hz（根据公式3计算的数值为：34965Hz）.

根据（3）可以知道，给定$f_{PWM}$，所需要的ARR的设定值为：

比如输出公式（1）所指定的最高频率200kHz，所需要设定的ARR值为：ARR=174。

^{▲ 脉冲频率为200kHz是电机转动情况 电机的细分步骤为40000}

4.最高频率

通过手工使用 dp 串口命令测试，可以看到当 dp 61时 电机还在转动，dp 60时，对应ARR= 60，步进电机停止转动。

因此，步进电机在工作电压为24V情况下最高频率通过实测为： ARR =61，理论频率值为：564.516kHz，实际测量频率：564.13kHz。

将电机的工作电压降低到16V，通过同样的过程，发现也是在ARR=61时，是最小的PWM周期。

 

※ 结论

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在 42HS48EIS 的资料上，给出的工作电压范围是大于24V，小于36V，实际测量在工作电压15V时，依然能够工作。

电机的PU脉冲最大频率，经过实际测量可以达到564kHz，这个最高频率在工作电压24V,16V下都是一样的。

• 42HS48步进电机实验

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1. 实验C51软件工程文件:C51\STC\Test\2020\Tools\ULC2003STC8H1K28\ULC2003STC8H1K28.uvproj ↩︎