步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分原理

　　步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分原理介紹，步進(jìn)電機(jī)安裝有帶永久磁性的轉(zhuǎn)子，而定子至少具有兩個(gè)繞線。當(dāng)轉(zhuǎn)子磁性與定子繞線保持一致時(shí)，將驅(qū)動(dòng)第二個(gè)繞線。兩個(gè)繞線交替開啟和關(guān)閉，這將導(dǎo)致電機(jī)鎖定在想要的步進(jìn)位置。通過(guò)繞線的電流方向還可反向。

　　在帶有兩個(gè)定子繞線的步進(jìn)電機(jī)中，有四個(gè)步進(jìn)以 90° 隔開。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分原理介紹，根據(jù)向定子繞線提供的脈沖，可精確控制步進(jìn)電機(jī)移動(dòng)的步進(jìn)。步進(jìn)電機(jī)的速度控制可通過(guò)向繞線提供脈沖頻率實(shí)現(xiàn)，而旋轉(zhuǎn)方向可通過(guò)反向脈沖序列進(jìn)行更改。電機(jī)內(nèi)部的極片有許多齒，有助于定位相對(duì)于定子的轉(zhuǎn)子位置。一些步進(jìn)電機(jī)的定子級(jí)也有齒。根據(jù)使用的控制技術(shù)，可全步進(jìn)、半步進(jìn)或微步進(jìn)控制步進(jìn)電機(jī)。簡(jiǎn)單的方形脈沖可以控制處于全步進(jìn)的電機(jī)，而先進(jìn)控制技術(shù)（如脈寬調(diào)制 （PWM））可用于微步進(jìn)。

　　步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分原理介紹，在國(guó)內(nèi)，廣大用戶對(duì)“細(xì)分”還不是特別了解，有的只是認(rèn)為，細(xì)分是為了提高精度，其實(shí)不然，細(xì)分主要是改善電機(jī)的運(yùn)行性能，現(xiàn)說(shuō)明如下：步進(jìn)伺服電機(jī)的細(xì)分控制是由驅(qū)動(dòng)器精確控制步進(jìn)電機(jī)的相電流來(lái)實(shí)現(xiàn)的，以二相電機(jī)為例，假如電機(jī)的額定相電流為3A，如果使用常規(guī)驅(qū)動(dòng)器（如常用的恒流斬波方式）驅(qū)動(dòng)該電機(jī)，電機(jī)每運(yùn)行一步，其繞組內(nèi)的電流將從0突變?yōu)?A或從3A突變到0，相電流的巨大變化，必然會(huì)引起電機(jī)運(yùn)行的振動(dòng)和噪音。如果使用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器，在10細(xì)分的狀態(tài)下驅(qū)動(dòng)該電機(jī)，電機(jī)每運(yùn)行一微步，其繞組內(nèi)的電流變化只有0.3A而不是3A，且電流是以正弦曲線規(guī)律變化，這樣就大大的改善了電機(jī)的振動(dòng)和噪音，因此，在性能上的優(yōu)點(diǎn)才是細(xì)分的真正優(yōu)點(diǎn)。由于細(xì)分驅(qū)動(dòng)器要精確控制電機(jī)的相電流，所以對(duì)驅(qū)動(dòng)器要有相當(dāng)高的技術(shù)要求和工藝要求，成本亦會(huì)較高。

　　需要注意的是，國(guó)內(nèi)有一些驅(qū)動(dòng)器采用“平滑”來(lái)取代細(xì)分，有的亦稱為細(xì)分，但這不是真正的細(xì)分，望廣大用戶一定要分清兩者的本質(zhì)不同：

　　步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分1．“平滑”并不精確控制電機(jī)的相電流，只是把電流的變化率變緩一些，所以“平滑”并不產(chǎn)生微步，而細(xì)分的微步是可以用來(lái)精確定位的。

　　步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分2．電機(jī)的相電流被平滑后，會(huì)引起電機(jī)力矩的下降，而細(xì)分控制不但不會(huì)引起電機(jī)力矩的下降，相反，力矩會(huì)有所增加。

　　步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分原理介紹，步進(jìn)電機(jī)安裝有帶永久磁性的轉(zhuǎn)子，而定子至少具有兩個(gè)繞線。當(dāng)轉(zhuǎn)子磁性與定子繞線保持一致時(shí)，將驅(qū)動(dòng)第二個(gè)繞線。兩個(gè)繞線交替開啟和關(guān)閉，這將導(dǎo)致電機(jī)鎖定在想要的步進(jìn)位置。通過(guò)繞線的電流方向還可反向。

　　步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器怎么設(shè)置細(xì)分

　　1．設(shè)置步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分?jǐn)?shù)，通常細(xì)分?jǐn)?shù)越高，控制分辨率越高。但細(xì)分?jǐn)?shù)太高則影響到進(jìn)給速度。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于模具機(jī)用戶可考慮脈沖當(dāng)量為0.001mm/P（此時(shí)進(jìn)給速度為9600mm/min）或者0.0005mm/P（此時(shí)進(jìn)給速度為4800mm/min）；對(duì)于精度要求不高的用戶，脈沖當(dāng)量可設(shè)置的大一些，如0.002mm/P（此時(shí)進(jìn)給速度為19200mm/min）或0.005mm/P（此時(shí)進(jìn)給速度為48000mm/min）。對(duì)于兩相步進(jìn)電機(jī)，脈沖當(dāng)量計(jì)算方法如下：脈沖當(dāng)量=絲杠螺距÷細(xì)分?jǐn)?shù)÷200。

　　2．起跳速度：該參數(shù)對(duì)應(yīng)步進(jìn)電機(jī)的起跳頻率。所謂起跳頻率是步進(jìn)電機(jī)不經(jīng)過(guò)加速，能夠直接啟動(dòng)工作的頻率。合理地選取該參數(shù)能夠提高加工效率，并且能避開步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)特性不好的低速段；但是如果該參數(shù)選取大了，就會(huì)造成悶車，所以一定要留有余量。在電機(jī)的出廠參數(shù)中，一般包含起跳頻率參數(shù)。但是在機(jī)床裝配好后，該值可能發(fā)生變化，一般要下降，特別是在做帶負(fù)載運(yùn)動(dòng)時(shí)。所以，該設(shè)定參數(shù)是在參考電機(jī)出廠參數(shù)后，再實(shí)際測(cè)量決定。

　　3．單軸加速度：用以描述單個(gè)進(jìn)給軸的加減速能力，單位是毫米/秒平方。這個(gè)指標(biāo)由機(jī)床的物理特性決定，如運(yùn)動(dòng)部分的質(zhì)量、進(jìn)給電機(jī)的扭矩、阻力、切削負(fù)載等。這個(gè)值越大，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中花在加減速過(guò)程中的時(shí)間越小，效率越高。通常，對(duì)于步進(jìn)電機(jī)，該值在100 ~ 500之間，對(duì)于伺服電機(jī)系統(tǒng)，可以設(shè)置在400 ~ 1200之間。在設(shè)置過(guò)程中，開始設(shè)置小一點(diǎn)，運(yùn)行一段時(shí)間，重復(fù)做各種典型運(yùn)動(dòng)，注意觀察，如果沒有異常情況，然后逐步增加。如果發(fā)現(xiàn)異常情況，則降低該值，并留50%~100%的保險(xiǎn)余量。

　　4．彎道加速度：用以描述多個(gè)進(jìn)給軸聯(lián)動(dòng)時(shí)的加減速能力，單位是毫米/秒平方。它決定了機(jī)床在做圓弧運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度。這個(gè)值越大，機(jī)床在做圓弧運(yùn)動(dòng)時(shí)的允許速度越大。通常，對(duì)于步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)組成的機(jī)床，該值在400~1000之間，對(duì)于伺服電機(jī)系統(tǒng)，可以設(shè)置在1000 ~ 5000之間。如果是重型機(jī)床，該值要小一些。在設(shè)置過(guò)程中，開始設(shè)置小一點(diǎn)，運(yùn)行一段時(shí)間，重復(fù)做各種典型聯(lián)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，注意觀察，如果沒有異常情況，然后逐步增加。如果發(fā)現(xiàn)異常情況，則降低該值，并留50%~100%的保險(xiǎn)余量。

　　通?？紤]到步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力、機(jī)械裝配的摩擦、機(jī)械部件的承受能力，可以在廠商參數(shù)中修改各個(gè)軸的速度，對(duì)機(jī)床用戶實(shí)際使用時(shí)的三個(gè)軸速度予以限制。

　　5．根據(jù)三個(gè)軸零點(diǎn)傳感器的安裝位置，設(shè)置廠商參數(shù)中的回機(jī)械原點(diǎn)參數(shù)。當(dāng)設(shè)置正確后，可運(yùn)行“操作”菜單中的“回機(jī)械原點(diǎn)”。先單軸回，如果運(yùn)動(dòng)方向正確則繼續(xù)回，否則需停止，重新設(shè)置設(shè)置廠商參數(shù)中的回機(jī)械原點(diǎn)方向，直至所有軸都可回機(jī)械原點(diǎn)。

　　6．設(shè)置自動(dòng)加油參數(shù)（設(shè)置得小一些，如5秒加一次油），觀察自動(dòng)加油是否正確，如果正確，則將自動(dòng)加油參數(shù)設(shè)置到實(shí)際需要的參數(shù)。

　　電子齒輪和脈沖當(dāng)量的設(shè)定值是否匹配。可以在機(jī)床的任意一根軸上做個(gè)標(biāo)記，在軟件中把該點(diǎn)坐標(biāo)設(shè)為工作零點(diǎn)，用直接輸入指令、點(diǎn)動(dòng)或手輪等工作方式使該軸走固定距離，用游標(biāo)卡尺測(cè)量實(shí)際距離與軟件中坐標(biāo)顯示距離是否相附。

　　8．測(cè)定有無(wú)丟脈沖?？梢杂弥庇^的方法：用一把尖刀在工件毛坯上點(diǎn)一個(gè)點(diǎn)，把該點(diǎn)設(shè)為工作原點(diǎn)，抬高Z軸，然后把Z軸坐標(biāo)設(shè)為0；反復(fù)使機(jī)床運(yùn)動(dòng)，比如空刀跑一個(gè)典型的加工程序。

　　步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器細(xì)分和不細(xì)分的區(qū)別

　　步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器細(xì)分和不細(xì)分的區(qū)別： 細(xì)分驅(qū)動(dòng)精度高。

　　細(xì)分是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器將上級(jí)裝置發(fā)出的每個(gè)脈沖按步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器設(shè)定的細(xì)分系數(shù)分成系數(shù)個(gè)脈沖輸出。

　　比喻步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈為200個(gè)脈沖，如果步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器細(xì)分為32，那么步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器需要輸出6400個(gè)脈沖步進(jìn)電機(jī)才轉(zhuǎn)一圈。

　　通常步進(jìn)電機(jī)細(xì)分有2，4，8，16，32，62，128，256，512.。。.

　　在國(guó)外，對(duì)于步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)，主要采用二相混合式步進(jìn)電機(jī)及相應(yīng)的細(xì)分步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。但在國(guó)內(nèi)，廣大用戶對(duì)“細(xì)分”還不是特別了解，有的只是認(rèn)為，細(xì)分是為了提高步進(jìn)電機(jī)精度，其實(shí)不然，細(xì)分主要是改善步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行性能，現(xiàn)說(shuō)明如下：

　　步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分控制是由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器精確控制步進(jìn)電機(jī)的相電流來(lái)實(shí)現(xiàn)的，以二相步進(jìn)電機(jī)為例，假如步進(jìn)電機(jī)的額定相電流為3A，如果使用常規(guī)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器（如常用的恒流斬波方式）驅(qū)動(dòng)該步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)每運(yùn)行一步，其繞組內(nèi)的 電流將從0突變?yōu)?A或從3A突變到0，步進(jìn)電機(jī)相電流的巨大變化，必然會(huì)引起步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的振動(dòng)和噪音。如果使用細(xì)分步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，在10細(xì)分的狀態(tài)下驅(qū)動(dòng)該步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)每運(yùn)行一微步，其繞組內(nèi)的電流變化只有0.3A而不是3A，且電流是以正弦曲線規(guī)律變化，這樣就大大的改善了步進(jìn)電機(jī)的振動(dòng)和噪音，因此，在性能上的優(yōu)點(diǎn)才是細(xì)分的真正優(yōu)點(diǎn)。

　　由于細(xì)分步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器要精確控制步進(jìn)電機(jī)的相電流，所以對(duì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器要有相當(dāng)高的技術(shù)要求和工藝要求，成本亦會(huì)較高。

　　注意，國(guó)內(nèi)有一些步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器采用“平滑”來(lái)取代細(xì)分，有的亦稱為細(xì)分，但這不是真正的細(xì)分，望廣大用戶一定要分清兩者的本質(zhì)不同：

　　1．“平滑”并不精確控制步進(jìn)電機(jī)的相電流，只是把電流的變化率變緩一些，所以“平滑”并不產(chǎn)生微步，而細(xì)分的微步是可以用來(lái)精確定位的。

　　2．步進(jìn)電機(jī)的相電流被平滑后，會(huì)引起步進(jìn)電機(jī)力矩的下降，而步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器細(xì)分控制不但不會(huì)引起步進(jìn)電機(jī)力矩的下降，相反，步進(jìn)電機(jī)力矩會(huì)有所增加。

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