步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分控制

步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)是七十年代中期發(fā)展起來的一種可以顯著改善步進(jìn)電機(jī)綜合使用性能的驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)。它是通過控制各相繞組中的電流，使它們按一定的規(guī)律上升或下降，即在零電流到最大電流之間形成多個(gè)穩(wěn)定的中間電流狀態(tài)，相應(yīng)的合成磁場(chǎng)矢量的方向也將存在多個(gè)穩(wěn)定的中間狀態(tài)，且按細(xì)分步距旋轉(zhuǎn)。其中合成磁場(chǎng)矢量的幅值決定了步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)力矩的大小，合成磁場(chǎng)矢量的方向決定了細(xì)分后步距角的大小。細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)進(jìn)一步提高了步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)角精度和運(yùn)行平穩(wěn)性。

國內(nèi)步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)在九十年代中期得到了較大發(fā)展，主要應(yīng)用在工業(yè)、航天、機(jī)器人、精密測(cè)量等領(lǐng)域，如數(shù)控機(jī)床、跟蹤衛(wèi)星用光電經(jīng)緯儀中采用了步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)，大大提高了控制與測(cè)量精度。

對(duì)于細(xì)分，大家可以這么理解，我們的步進(jìn)電機(jī)有一個(gè)重要的參數(shù)叫做步距角，什么是步距角呢，簡單點(diǎn)說就是我們的步進(jìn)電機(jī)每一個(gè)脈沖所走的角度，我這個(gè)電機(jī)的步距角是1.8度，所以走一圈是需要200個(gè)脈沖的，當(dāng)然大家肯定都知道，一圈是360度哈，這就是步距角的作用。

那么細(xì)分又是干什么的呢，細(xì)分的意思就是設(shè)置這個(gè)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器控制電機(jī)走一圈所需的脈沖數(shù)，我是這么理解的哈，我們看下這個(gè)上面的表格，第一個(gè)框是細(xì)分倍數(shù)，第二個(gè)框是我們的脈沖數(shù)，第三個(gè)框是需要設(shè)定的撥碼開關(guān)。

撥碼開關(guān)實(shí)際上就是選擇開關(guān)，我們選擇了多少細(xì)分倍數(shù)，就去設(shè)定這個(gè)撥碼開關(guān)，總共有六個(gè)撥碼開關(guān)，前面的S1，S2，S3，是細(xì)分倍數(shù)的設(shè)置，后邊的S4，S5，S6是電機(jī)電流的設(shè)置。

比如我們讓這個(gè)步進(jìn)電機(jī)，接收到800個(gè)脈沖的時(shí)候才走一圈，我們就選擇800/200=4，選擇4的細(xì)分倍數(shù)，然后我們就能查到，4倍，就是800個(gè)脈沖，然后就選擇我們的撥碼開關(guān)，OFF，ON，OFF，就是把S1撥到OFF，S2撥到ON，S3撥到OFF，而我這個(gè)電機(jī)是42電機(jī)，電流為1.5A，查表得到撥碼開關(guān)位置為，S4撥到ON，S5撥到ON，S6撥到OFF。

步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行性能與它的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器有密切的聯(lián)系，可以通過驅(qū)動(dòng)技術(shù)的改進(jìn)來克服步進(jìn)電機(jī)的缺點(diǎn)。相對(duì)于其他的驅(qū)動(dòng)方式，細(xì)分驅(qū)動(dòng)方式不僅可以減小步進(jìn)電機(jī)的步距角，提高分辨率，而且可以減少或消除低頻振動(dòng)，使電機(jī)運(yùn)行更加平穩(wěn)均勻。

總體來說，細(xì)分驅(qū)動(dòng)的控制效果最好。因?yàn)槌Ｓ玫投瞬竭M(jìn)電機(jī)伺服系統(tǒng)沒有編碼器反饋，所以隨著電機(jī)速度的升高其內(nèi)部控制電流相應(yīng)減小，從而造成丟步現(xiàn)象。所以在速度和精度要求不高的領(lǐng)域，其應(yīng)用非常廣泛細(xì)分驅(qū)動(dòng)精度高，細(xì)分是驅(qū)動(dòng)器將上級(jí)裝置發(fā)出的每個(gè)脈沖按驅(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。通常細(xì)分有2、4、8、16、32、62、128、256、512.。..

在國外，對(duì)于步進(jìn)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)分驅(qū)動(dòng)器。但在國內(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)說明如下：

步進(jìn)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)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，國內(nèi)有一些驅(qū)動(dòng)器采用“平滑”來取代細(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精確定位的。

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。