步進(jìn)電機(jī)的相關(guān)概述

步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨著脈沖頻率的上升而下降,啟動(dòng)頻率越高，啟動(dòng)力矩就越小，帶動(dòng)負(fù)載的能力越差，啟動(dòng)時(shí)會(huì)造成失步，而在停止時(shí)又會(huì)發(fā)生過沖。要使步進(jìn)電機(jī)快速的達(dá)到所要求的速度又不失步或過沖，其關(guān)鍵在于使加速過程中,加速度所要求的力矩既能充分利用各個(gè)運(yùn)行頻率下步進(jìn)電機(jī)所提供的力矩，又不能超過這個(gè)力矩。因此,步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行一般要經(jīng)過加速、勻速、減速三個(gè)階段,要求加減速過程時(shí)間盡量的短，恒速時(shí)間盡量長。它根據(jù)給定值r(t)與實(shí)際輸出值c(t)構(gòu)成控制偏差e(t),將偏差的比例、積分和微分通過線性組合構(gòu)成控制量,對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制。特別是在要求快速響應(yīng)的工作中，從起點(diǎn)到終點(diǎn)運(yùn)行的時(shí)間要求很短，這就必須要求加速、減速的過程很短，而恒速時(shí)的速度很高。

步進(jìn)電機(jī)的控制技術(shù)

國內(nèi)外的科技工作者對(duì)步進(jìn)電機(jī)的速度控制技術(shù)進(jìn)行了大量的研究，建立了多種加減速控制數(shù)學(xué)模型，如指數(shù)模型、線性模型等，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)開發(fā)了多種控制電路，改善了步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)特性，推廣了步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用范圍指數(shù)加減速考慮了步進(jìn)電機(jī)固有的矩頻特性,既能保證步進(jìn)電機(jī)在運(yùn)動(dòng)中不失步，又充分發(fā)揮了電機(jī)的固有特性，縮短了升降速時(shí)間，但因電機(jī)負(fù)載的變化，很難實(shí)現(xiàn)而線性加減速僅考慮電機(jī)在負(fù)載能力范圍的角速度與脈沖成正比這一關(guān)系，不因電源電壓、負(fù)載環(huán)境的波動(dòng)而變化的特性，這種升速方法的加速度是恒定的，其缺點(diǎn)是未充分考慮步進(jìn)電機(jī)輸出力矩隨速度變化的特性，步進(jìn)電機(jī)在高速時(shí)會(huì)發(fā)生失步。步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)又稱為脈沖電機(jī)，基于基本的電磁鐵原理，它是一種可以自由回轉(zhuǎn)的電磁鐵，其動(dòng)作原理是依靠氣隙磁導(dǎo)的變化來產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。

步進(jìn)電機(jī)為何一定要搭配驅(qū)動(dòng)器呢？       

步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器是驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的功率放大器，它能接收控制器(PLC/單片機(jī)等)發(fā)送來的控制信號(hào)并控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過相應(yīng)的角度/步數(shù)。         

步進(jìn)電機(jī)很常見的控制信號(hào)是脈沖信號(hào)，步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)有效脈沖就控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行一步。具有細(xì)分功能的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器可以改變步進(jìn)電機(jī)的固有步距角，達(dá)到更大的控制精度、降低振動(dòng)及提高輸出轉(zhuǎn)矩;除了脈沖信號(hào)，具有總線通信功能的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器還能接收總線信號(hào)控制步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。      步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器可分為兩部分一部分是環(huán)形分配器，另一部分是功率放大器。      環(huán)形分配器：要是接收3種信號(hào)分別為：脈沖信號(hào)，方向信號(hào)，脫機(jī)信號(hào)。然后再對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行分配，去控制功率放大器相應(yīng)的晶體管導(dǎo)通，然后使步進(jìn)電機(jī)的線圈得電。從這里我們可以看出，步進(jìn)電機(jī)要運(yùn)轉(zhuǎn)那么必須要輸入脈沖，如果沒有脈沖，步進(jìn)電機(jī)是不動(dòng)的，所以我們需要一個(gè)驅(qū)動(dòng)器來給步進(jìn)電機(jī)的各項(xiàng)繞組依次通電。就是說，步進(jìn)電機(jī)在低速(每分鐘幾百轉(zhuǎn)或更低轉(zhuǎn)速，其輸出轉(zhuǎn)矩較大)，在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的轉(zhuǎn)矩(1000轉(zhuǎn)/分--9000轉(zhuǎn))就很小了。      方向信號(hào)：要控制AB通電的相序，A-B順時(shí)針，B-A逆時(shí)針;      脫機(jī)信號(hào)：步進(jìn)電機(jī)停止時(shí)，AB線圈有一相得電，得電的功能使轉(zhuǎn)子鎖住，使轉(zhuǎn)子不能動(dòng)，需要收去撥動(dòng)轉(zhuǎn)子的時(shí)候，需要給脫機(jī)信號(hào)，使AB相繞組完全斷電，轉(zhuǎn)子處于自由轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。

當(dāng)前步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)特性已經(jīng)被有效改善

步進(jìn)電機(jī)在運(yùn)行的時(shí)候必須要經(jīng)過加速、勻速及減速這三個(gè)階段，這是客觀事實(shí)，也是無法徹底改變的事情，尤其是早期研發(fā)的電機(jī)，更是會(huì)在使用的時(shí)候明顯體現(xiàn)出三個(gè)運(yùn)行階段。不過隨著科技的進(jìn)步及行業(yè)的發(fā)展，的那個(gè)IQ按此種電機(jī)的運(yùn)行特性已經(jīng)被有效改善，三個(gè)不同的運(yùn)行階段已經(jīng)逐漸縮小變化。 在國內(nèi)技工作者的共同努力下，通過對(duì)步進(jìn)電機(jī)的速度控制技術(shù)進(jìn)行大量的研究,建立除了多種加減速控制數(shù)學(xué)模型,以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)開發(fā)除了多種控制電路。利用這些控制電路，能夠有效改進(jìn)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行特性，在使得這種電機(jī)有更加廣泛的應(yīng)用范圍的同時(shí)，也在電機(jī)的加減速方面做了有效的改善，使得現(xiàn)在的電機(jī)在運(yùn)行的時(shí)候雖然依然分三個(gè)階段，但是減速過程已經(jīng)縮得很短，勻速過程則被有效延長。隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，人工智能設(shè)備將應(yīng)用的更加廣泛，步進(jìn)電機(jī)也將會(huì)從一個(gè)傳統(tǒng)的工業(yè)品，逐步變成一個(gè)耳熟能詳?shù)拿~。 正是因?yàn)楫?dāng)前步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)特性已經(jīng)有上述這樣的有效改善，所以其以應(yīng)用范圍才越來越廣泛，應(yīng)用表現(xiàn)也越來越好。