关于步进电机的一些问题

　　 步进电机为什么要配步进电机驱动器才能工作？

　　 步进电机作为一种控制精密位移及大范围调速专用的电机, 它的旋转是以自身固有的步距角角（转子与定子的机械结构所决定）一步一步运行的, 其特点是每旋转一步，步距角始终不变，能够保持精密准确的位置。所以无论旋转多少次，始终没有积累误差。由于控制方法简单，成本低廉，广泛应用于各种开环控制。

　　 步进电机的运行需要有脉冲分配的功率型电子装置进行驱动, 这就是步进电机驱动器。步进电机驱动器接收步进电机控制系统发出的脉冲信号，按照步进电机的结构特点，顺序分配脉冲，实现控制步进电机角位移、步进电机旋转速度、步进电机旋转方向、步进电机制动加载状态、步进电机自由状态。步进电机控制系统每发一个脉冲信号, 通过步进电机驱动器就能够驱动步进电机旋转一个步距角。

　　 步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比。步进电机角位移量与脉冲个数相关。步进电机停止旋转时，能够产生两种状态：制动加载能够产生最大或部分保持转矩（通常称为刹车保持，无需电磁制动或机械制动）及转子处于自由状态（能够被外部推力带动轻松旋转）。步进电机驱动器，必须与步进电机的型号相匹配。否则，将会损坏步进电机及步进电机驱动器。

　　 为何开机时步进电机在抖动而不能运行？

　　 步进电机只能够由数字信号控制运行的，当脉冲提供给步进电机驱动器时，在过于短的时间里，步进电机控制系统发出的脉冲数太多，也就是脉冲频率过高，将导致步进电机堵转。要解决这个问题，必须采用加减速的办法。就是说，在步进电机起步时，要给逐渐升高的脉冲频率，减速时的脉冲频率需要逐渐减低。这就是我们常说的“加减速”方法。

　　 步进电机转速度，是根据输入的脉冲信号的变化来改变的。

　　 从理论上讲，给步进电机驱动器一个脉冲，步进电机就旋转一个步距角（细分时为一个细分步距角）。

　　 实际上，如果脉冲信号变化太快，步进电机由于内部的反向电动势的阻尼作用，步进电机转子与步进电机定子之间的磁反应将跟随不上电信号的变化，将导致堵转和丢步。

　　 所以步进电机在高速启动时，需要采用脉冲频率升速的方法，在停止时也要有降速过程，以保证实现步进电机精密定位控制。加速和减速的原理是一样的。

　　 下面就步进电机加速实例加以说明： 步进电机加速过程，是由基础频率（低于步进电机的直接起动最高频率）与跳变频率（逐渐加快的频率）组成加速曲线（降速过程反之）。跳变频率是指步进电机在基础频率上逐渐提高的频率，此频率不能太大，否则会产生堵转和丢步。步进电机加减速曲线一般为指数曲线或经过修调的指数曲线，当然也可采用直线或正弦曲线等。

　　 使用单片机或者PLC，都能够实现加减速控制。对于不同负载、不同转速，需要选择合适的基础频率与跳变频率，才能够达到最佳控制效果。指数曲线，在软件编程中，先算好时间常数存贮在计算机存贮器内，工作时指向选取。通常，完成步进电机的加减速时间为300ms以上。如果使用过于短的加减速时间，对绝大多数步进电机来说，很难实现步进电机的高速旋转。

 

杭州明创科技有限公司

http://www.cntron.com