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如何控制步进电机

步进电机采用专门的控制方法,以达到比标准变速电机更好的精度,同时避免了伺服系统的费用和复杂性。

用于工业自动化的术语运动控制通常是指使用电动机来积极地驱动物理系统的位置、速度和加速度。气动经济,液压能提供最大的力。但是,电动机通常在精度、速度、功率、耐用性和运行成本等方面提供了适当的平衡。

步进电机

交流感应电机和直流电机适用于基本的开/关和不太精确的变速应用,而伺服电机通过正反馈结合了高速、扭矩和位置/速度/加速度精度,相应地成本和复杂性较高。万博官网手机登陆一些用户需要比交流感应或直流电机更好的运动控制,但正在寻找比伺服更划算的选择。

对于许多应用程序来万博官网手机登陆说,答案可能是步进电机系统,由步进电机、驱动器和控制器组成。步进系统提供了一些最好的特点的前面描述的电机,在经济的方式。对于较低的速度和较小的力要求,步进电机提供良好的运动分辨率。本文描述了用户如何实现和控制步进电机系统。

步进的细节

步进电机之所以被命名为步进电机,是因为它们受来自驱动器的脉冲指令,以小而离散的步骤移动,而且速度很快。它们通常在每分钟1000转(rpm)以下工作得最好,因为扭矩随着速度的增加而迅速下降。步进电机缺乏任何过载能力,因此一个行业经验是尺寸步进电机和驱动器,使预期负载仅使用可用扭矩的50%,以避免潜在的失速条件。

步进电机由控制器的脉冲序列控制。在专门模式通常有200步(或1.8度)为每360度旋转,每个脉冲移动电机一个步,但这种模式不典型,因为它缺乏精度。相反,用户通常选择半步季步或其他微步模式运行在400,800,或高达50000步每一转。关键是在精度和所需的控制信号带宽之间取得平衡。

虽然步进电机被认为是一种低成本的运动控制替代伺服电机,步进电机有一些其他的优势。步进电机在零速度下没有抖动/抖动。对于没有万博官网手机登陆来自重力或其他一些力的恒定负载的应用,一些步进驱动器可能有一个闲置电流减少的选择,这节省能源和减少电机加热时轴是静止的。

对于机械或设备与电机驱动的运动部件,也许使用齿轮箱或齿条齿轮机构,步进电机是一个很好的方式来积极定位负载。虽然大多数步进电机不包含电机反馈,它是可能的增加一个编码器的电机。对于大多数应用来说万博官网手机登陆,至少有必要在设备上添加传感器以提供位置反馈。

迈出第一步

一个步进控制器是必要的产生特定的脉冲序列来完成运动。接着,步进控制器连接到驱动器上,以向电机本身发送适当功率水平的脉冲。控制器、驱动器和电机通常是独立的组件,但在某些情况下,这些功能中的两个或三个可以组合在一个外壳中。

控制器可以是一个独立的设备,或某些可编程逻辑控制器(plc)可以创建脉冲,使运动控制与其他自动化功能更容易紧密集成。基本的步进驱动不是智能的,因为它们只是接收控制器脉冲,并将它们放大成电压脉冲来操作电机。

设计人员必须选择具有兼容脉冲特性的控制器和驱动器。电信号可以是开路集电极、线路驱动器或推挽信号。高速脉冲可以同时编码频率和电机方向,使用三种方法之一:

  • 脉冲/方向(这是最常用的方法)
  • 顺时针/逆时针
  • (有时用于编码器跟踪,因为这个信号经常被编码器使用)

步进系统可以通过命令电机旋转多远和多快来产生运动。一些常见的运动轮廓例子,为了增加复杂性,是:

  • 以固定的速度运动。
  • 移动几步,然后停止。
  • 从一个速度加速到另一个速度
  • 从一个停止的位置移动若干步到另一个,首先加速到目标速度,然后在目标位置减速到零速度,称为梯形移动。
  • 从一个速度加速到另一个速度;被称为s曲线移动。
梯形运动利用恒定的加速度使马达从一个速度移动到另一个速度。
s曲线平稳地将加速度从一个速度调整到另一个速度。这张图显示了随着时间的变化速度(速度),当一个电机从零速度移动到另一个速度,保持在第二速度一段时间,然后减速回到零速度。

归航和位置验证

步进系统只有在控制器学会了控制后才能执行精确的相对运动首页通过一个位置归航过程。因为通常没有运动反馈,有周期性位置验证也可用于确认正在进行的操作的准确动作。

一种实现归巢的方法是在一个已知的设备位置安装一个位置开关。为了了解home的位置,控制器/驱动器将电机移动到预期的位置,一旦位置开关被触发,就建立home。位置验证类似,但一般是在正常操作时进行的快速检查。

探索的选项

步进电机可以是一个有利的选择在许多应用,当他们是合适的,他们将是一个更低的成本比伺服的选择。万博官网手机登陆对于需要万博官网手机登陆精确的单轴或有限的多轴运动控制的应用,将步进电机、驱动器和控制器(特别是plc)与位置开关和/或编码器结合使用,将可靠地运行机械,成本约为伺服电机系统的25%。

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