關(guān)于步進(jìn)電機(jī)的一些問題
步進(jìn)電機(jī)為什么要配步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器才能工作?
步進(jìn)電機(jī)作為一種控制精密位移及大范圍調(diào)速專用的電機(jī),
它的旋轉(zhuǎn)是以自身固有的步距角角(轉(zhuǎn)子與定子的機(jī)械結(jié)構(gòu)所決定)一步一步運(yùn)行的, 其特點(diǎn)是每旋轉(zhuǎn)一步,步距角始終不變,能夠保持精密準(zhǔn)確的位置。所以無論旋轉(zhuǎn)多少次,始終沒有積累誤差。由于控制方法簡單,成本低廉,廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。
步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行需要有脈沖分配的功率型電子裝置進(jìn)行驅(qū)動(dòng),
這就是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接收步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號(hào),按照步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),順序分配脈沖,實(shí)現(xiàn)控制步進(jìn)電機(jī)角位移、步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度、步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向、步進(jìn)電機(jī)制動(dòng)加載狀態(tài)、步進(jìn)電機(jī)自由狀態(tài)。步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)脈沖信號(hào),
通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器就能夠驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)步距角。
步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖信號(hào)的頻率成正比。步進(jìn)電機(jī)角位移量與脈沖個(gè)數(shù)相關(guān)。步進(jìn)電機(jī)停止旋轉(zhuǎn)時(shí),能夠產(chǎn)生兩種狀態(tài):制動(dòng)加載能夠產(chǎn)生最大或部分保持轉(zhuǎn)矩(通常稱為剎車保持,無需電磁制動(dòng)或機(jī)械制動(dòng))及轉(zhuǎn)子處于自由狀態(tài)(能夠被外部推力帶動(dòng)輕松旋轉(zhuǎn))。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器,必須與步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)相匹配。否則,將會(huì)損壞步進(jìn)電機(jī)及步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。
為何開機(jī)時(shí)步進(jìn)電機(jī)在抖動(dòng)而不能運(yùn)行?
步進(jìn)電機(jī)只能夠由數(shù)字信號(hào)控制運(yùn)行的,當(dāng)脈沖提供給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器時(shí),在過于短的時(shí)間里,步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖數(shù)太多,也就是脈沖頻率過高,將導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)堵轉(zhuǎn)。要解決這個(gè)問題,必須采用加減速的辦法。就是說,在步進(jìn)電機(jī)起步時(shí),要給逐漸升高的脈沖頻率,減速時(shí)的脈沖頻率需要逐漸減低。這就是我們常說的“加減速”方法。
步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速度,是根據(jù)輸入的脈沖信號(hào)的變化來改變的。
從理論上講,給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器一個(gè)脈沖,步進(jìn)電機(jī)就旋轉(zhuǎn)一個(gè)步距角(細(xì)分時(shí)為一個(gè)細(xì)分步距角)。
實(shí)際上,如果脈沖信號(hào)變化太快,步進(jìn)電機(jī)由于內(nèi)部的反向電動(dòng)勢的阻尼作用,步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子與步進(jìn)電機(jī)定子之間的磁反應(yīng)將跟隨不上電信號(hào)的變化,將導(dǎo)致堵轉(zhuǎn)和丟步。
所以步進(jìn)電機(jī)在高速啟動(dòng)時(shí),需要采用脈沖頻率升速的方法,在停止時(shí)也要有降速過程,以保證實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)精密定位控制。加速和減速的原理是一樣的。
下面就步進(jìn)電機(jī)加速實(shí)例加以說明: 步進(jìn)電機(jī)加速過程,是由基礎(chǔ)頻率(低于步進(jìn)電機(jī)的直接起動(dòng)最高頻率)與跳變頻率(逐漸加快的頻率)組成加速曲線(降速過程反之)。跳變頻率是指步進(jìn)電機(jī)在基礎(chǔ)頻率上逐漸提高的頻率,此頻率不能太大,否則會(huì)產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)和丟步。步進(jìn)電機(jī)加減速曲線一般為指數(shù)曲線或經(jīng)過修調(diào)的指數(shù)曲線,當(dāng)然也可采用直線或正弦曲線等。
使用單片機(jī)或者PLC,都能夠?qū)崿F(xiàn)加減速控制。對(duì)于不同負(fù)載、不同轉(zhuǎn)速,需要選擇合適的基礎(chǔ)頻率與跳變頻率,才能夠達(dá)到最佳控制效果。指數(shù)曲線,在軟件編程中,先算好時(shí)間常數(shù)存貯在計(jì)算機(jī)存貯器內(nèi),工作時(shí)指向選取。通常,完成步進(jìn)電機(jī)的加減速時(shí)間為300ms以上。如果使用過于短的加減速時(shí)間,對(duì)絕大多數(shù)步進(jìn)電機(jī)來說,很難實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)。
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