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[導(dǎo)讀] 步進(jìn)電機(jī)定位不準(zhǔn)的原因及處理方法 步進(jìn)電機(jī)是一種感應(yīng)電機(jī),它的工作原理是利用電子電路,將直流電變成分時供電的,多相時序控制電流,用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電,步進(jìn)電機(jī)才能正常工作,驅(qū)動器就是

步進(jìn)電機(jī)定位不準(zhǔn)的原因及處理方法

步進(jìn)電機(jī)是一種感應(yīng)電機(jī),它的工作原理是利用電子電路,將直流電變成分時供電的,多相時序控制電流,用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電,步進(jìn)電機(jī)才能正常工作,驅(qū)動器就是為步進(jìn)電機(jī)分時供電的。雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用,但步進(jìn)電機(jī)并不能象普通的直流電機(jī),交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此也經(jīng)常會出現(xiàn)一些定位不準(zhǔn)的故障。

步進(jìn)電機(jī)定位不準(zhǔn)一般由以下幾方面原因引起:

1、 改變方向時丟脈沖,表現(xiàn)為往任何一個方向都準(zhǔn),但一改變方向就累計偏差,并且次

數(shù)越多偏得越多;

2、 初速度太高,加速度太大,引起有時丟步;

3、 在用同步帶的場合軟件補(bǔ)償太多或太少;

4、 馬達(dá)力量不夠;

5、 控制器受干擾引起誤動作;

6、 驅(qū)動器受干擾引起;

7、 軟件缺陷;

針對以上問題分析如下:

1、一般的步進(jìn)驅(qū)動器對方向和脈沖信號都有一定的要求,如:方向信號在第一個脈沖上升沿或下降沿(不同的驅(qū)動器要求不一樣)到來前數(shù)微秒被確定,否則會有一個脈沖所運(yùn)轉(zhuǎn)的角度與實際需要的轉(zhuǎn)向相反,最后故障現(xiàn)象表現(xiàn)為越走越偏,細(xì)分越小越明顯,解決辦法主要用軟件改變發(fā)脈沖的邏輯或加延時。

2、由于步進(jìn)電機(jī)特點決定初速度不能太高,尤其帶的負(fù)載慣量較大情況下,建議初速度在1r/s以下,這樣沖擊較小,同樣加速度太大對系統(tǒng)沖擊也大,容易過沖,導(dǎo)致定位不

3、根據(jù)實際情況調(diào)整被償參數(shù)值,(因為同步帶彈性形變較大,所以改變方向時需加一定的補(bǔ)償)。

4、適當(dāng)?shù)卦龃篑R達(dá)電流,提高驅(qū)動器電壓(注意選配驅(qū)動器)選扭矩大一些的馬達(dá)。

5、系統(tǒng)的干擾引起控制器或驅(qū)動器的誤動作,我們只能想辦法找出干擾源,降低其干擾能力(如屏蔽,加大間隔距離等),切斷傳播途徑,提高自身抗干擾能力,常見措施:

①用雙紋屏蔽線代替普通導(dǎo)線,系統(tǒng)中信號線與大電流或大電壓變化導(dǎo)線分開布線,降低電磁干擾能力。

②用電源濾波器把來自電網(wǎng)的干擾波濾掉,在條件許可下各大用電設(shè)備的輸入端加電源濾波器,降低系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備之間的干擾。

③設(shè)備之間最好用光電隔離器件進(jìn)行信號傳送,在條件許可下,脈沖和方向信號最好用差分方式加光電隔離進(jìn)行信號傳送。在感性負(fù)載(如電磁繼電器、電磁閥)兩端加阻容吸收或快速泄放電路,感性負(fù)載在開頭瞬間能產(chǎn)生10~100倍的尖峰電壓,如果工作頻率在20KHZ以上。

6、軟件做一些容錯處理,把干擾帶來影響消除。

步進(jìn)電機(jī)位置定位精度的解決方法

驅(qū)動電路的改善

一、額定電壓(電流)驅(qū)動:從額定電壓降低電壓來驅(qū)動 步進(jìn)電機(jī),發(fā)現(xiàn)位置定位精度變差。

例如:在空載時,用編碼器作為負(fù)載,在額定電壓(電流)時的精度與低于額定電壓(電流)比較,精度變化較大。如上圖所示,齒槽轉(zhuǎn)矩使特性畸變的程度依據(jù)所加電壓而不同,電壓越低,齒槽轉(zhuǎn)矩影響越明顯。作者經(jīng)驗認(rèn)為角度精度太差是很麻煩的,會引起測量電壓(電流)不準(zhǔn)。大家會注意到,轉(zhuǎn)矩與電壓有一定關(guān)系,而此關(guān)系如不同,會使空載時的角度精度變得很差或成為盲點。

二、2相激磁驅(qū)動:1相激磁驅(qū)動定子齒與轉(zhuǎn)子齒作位置定位。相對2相激磁,由定子的2個相繞組激磁,轉(zhuǎn)子齒磁場與定子磁場平衡,作位置定位。因1相激磁驅(qū)動時,其誤差精度為各定子相的本身機(jī)械精度,而2相激磁誤差,由多極位置決定,誤差有所緩解,精度變好。特別是縱列型的兩相PM型步進(jìn)電機(jī),1相激磁與2相激磁比較,1相激磁精度會差一些。

三、多步進(jìn)位置定位:兩相步進(jìn)電機(jī)時以2或4步進(jìn)位置定位驅(qū)動;三相步進(jìn)電機(jī)3或6步進(jìn)位置定位驅(qū)動?!恫竭M(jìn)電機(jī)步距角度精度的測量》一文中提到的是兩相HB型步進(jìn)電機(jī)的例子,如每4步進(jìn)位置定位,精度大幅提高。

例如,每1.8°位置定位時,1.8°并非使用全步進(jìn),而是使用0.9°的步進(jìn)電機(jī),以2步進(jìn)驅(qū)動1.8°位置定位,全步進(jìn)選擇0.6°的步進(jìn)電機(jī),3步進(jìn)驅(qū)動有0.6°×3=1.8°的驅(qū)動方式。此種方式可以大大提高精度。

電機(jī)的改善

微調(diào)定子結(jié)構(gòu)的改善:已知定子的微調(diào)結(jié)構(gòu)能改善位置定位精度。以兩相電機(jī)為例,微調(diào)結(jié)構(gòu),可以降低齒槽轉(zhuǎn)矩,距角特性變?yōu)檎也?。三相HB型1.2°的步進(jìn)電機(jī),六主極無微調(diào),與12主極有微調(diào)的全步進(jìn)驅(qū)動時的位置精度比較如下圖所示:

1/8細(xì)分驅(qū)動時的位置定位精度比較如下圖所示:

三相12主極微調(diào)結(jié)構(gòu)步進(jìn)電機(jī)全步進(jìn)時,位置定位精度可以改善±2%以內(nèi)。在細(xì)分時,微調(diào)結(jié)構(gòu)精度提高近50%。細(xì)分步距角精度比全步距角運(yùn)行的精度大。步距采用8分割時,步距角為1.2°/8=0.15°,以此作為控制計算基準(zhǔn),其精度值當(dāng)然比全步距角時要高。

三相HB型高分辨率電機(jī)的改善:三相HB型步進(jìn)電機(jī)有2相1.8°的1/3,即0.6°的髙分辨率電機(jī),由于驅(qū)動芯片可以在市場上買到,所以可以很容易地實現(xiàn)高精度位置定位。

RM型細(xì)分時的改善:以HB型步進(jìn)電機(jī)細(xì)分的角度,用于位置定位時,其精度會有問題。RM型10細(xì)分位置定位時,計算出的位置是線性變化的,微步進(jìn)細(xì)分時的角度精度比較。

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