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步進(jìn)電機(jī)采用特殊的控制方式,實現(xiàn)了比標(biāo)準(zhǔn)變速電機(jī)更高的精度,同時避免了伺服系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性。對于工業(yè)自動化來說,運動控制這個術(shù)語通常意味著使用電機(jī)來主動驅(qū)動物理系統(tǒng)的位置、速度和加速度。氣動很經(jīng)濟(jì),液壓能提供的力。然而,電機(jī)通??梢栽诰?、速度、功率、耐用性和運行成本之間取得適當(dāng)?shù)钠胶狻?/p>
交流感應(yīng)電機(jī)和DC電機(jī)適用于基本的開/關(guān)和不太精確的變速應(yīng)用,而伺服電機(jī)通過正反饋結(jié)合了高速度、扭矩和位置/速度/加速度精度,相應(yīng)地成本和復(fù)雜性也很高。一些用戶需要比交流感應(yīng)或DC電機(jī)更好的運動控制,但正在尋找比伺服電機(jī)更具成本效益的選擇。
對于許多應(yīng)用來說,答案可能是步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng),它由步進(jìn)電機(jī)、驅(qū)動器和控制器組成。步進(jìn)系統(tǒng)以經(jīng)濟(jì)的方式提供了前面描述的電機(jī)的一些功能。對于較低的速度和較小的力的要求,步進(jìn)電機(jī)提供良好的運動分辨率。
一、步進(jìn)電機(jī)的速度由輸入脈沖控制
步進(jìn)電機(jī)以固定步長旋轉(zhuǎn)。它們使用開環(huán)控制,并通過讓控制器生成輸入到驅(qū)動器的脈沖來運行,驅(qū)動器進(jìn)而為電機(jī)提供驅(qū)動電流。步進(jìn)電機(jī)由電脈沖輸入控制,因此電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度與輸入脈沖率成正比。由于這些電機(jī)的速度控制是避免同步丟失等問題的重要考慮因素,因此必須充分了解它們的控制方式。
二、步進(jìn)器控制的細(xì)節(jié)反饋
步進(jìn)電機(jī)之所以這樣命名,是因為它們接受從驅(qū)動器接收到的脈沖的命令,以離散的小步移動,而且它們可以快速移動。它們通常在每分鐘1,000轉(zhuǎn)(rpm)以下時,因為扭矩會隨著速度的增加而迅速下降。步進(jìn)電機(jī)沒有任何過載能力,因此一個行業(yè)經(jīng)驗法則是確定步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動器的尺寸,使預(yù)期負(fù)載僅使用可用扭矩的50%,以避免潛在的失速情況。
步進(jìn)電機(jī)由來自控制器的脈沖序列控制。在全步模式下,每轉(zhuǎn)360度通常有200步(或1.8度),每個脈沖使電機(jī)移動一步,但這種模式并不典型,因為它缺乏精度。相反,用戶通常選擇每轉(zhuǎn)400、800或最多50,000步的半步、四分之一步或其他微步模式。關(guān)鍵是要在精度和所需的控制信號帶寬之間進(jìn)行權(quán)衡。
盡管與伺服電機(jī)相比,步進(jìn)電機(jī)被認(rèn)為是一種低成本的運動控制替代方案,但步進(jìn)電機(jī)還有一些其他優(yōu)勢。步進(jìn)電機(jī)在零速時沒有抖動/抖動。對于沒有來自重力或其他力的恒定負(fù)載的應(yīng)用,一些步進(jìn)驅(qū)動器可能具有空閑電流減少選項,這可以節(jié)省能源并減少軸靜止時的電機(jī)發(fā)熱。
對于帶有電機(jī)驅(qū)動運動部件的機(jī)械或設(shè)備,可能使用齒輪箱或齒輪齒條機(jī)構(gòu),步進(jìn)電機(jī)是對負(fù)載進(jìn)行正向定位的好方法。雖然大多數(shù)步進(jìn)電機(jī)不包含電機(jī)反饋,但可以為電機(jī)添加編碼器。對于大多數(shù)應(yīng)用,至少有必要在設(shè)備中添加傳感器以提供位置反饋。
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