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导致步进电机失步的原因和解决方案

发表时间:2021-08-13 16:41【 阅读量:-

  步进电机可以根据电机的位置和速度,以脉冲数和脉冲频率来实现开环控制。它是一种低成本、简单易用的控制器电机,在自动化控制领域的应用越来越广泛。但是,由于步进电机不是闭环控制,步进电机的错误选择或使用不当很容易使步进电机失步,即步进电机没有按规定到达应达到的位置。指令,这让工程师们非常苦恼。那么,步进电机失步的原因是什么?有没有什么对策可以避免失步?

步进电机

  步进电机失步的原因有很多。在实际应用过程中,需要采取排除法,一一分析,找出造成同步丢失的真正原因。一般来说,导致步进电机失步的原因有以下几种:


  1、直流步进电机本身工作转矩不足,驱动负载能力不足;


  2、如果步进电机在启动和停止时的加减速过程不足,步进电机在这个过程中很容易失步;


  3、步进电机功率不足,导致步进电机输入功率过低,造成失步。


  4、步进电机驱动电压不够或驱动电流设置过低;


  5、驱动器或控制器接收到信号干扰;


  6、步进电机系统共振导致步进电机负载能力下降,造成失步;


  7、驱动器与控制器信号不匹配;


  8、同步轮或齿轮箱的齿隙误差未在程序中补偿或补偿值错误;


  9、控制程序本身有问题。


  针对上述问题产生的原因,可以采取以下对策来改善步进电机失步问题:


  1、计算负载的转矩,参考节距图中的步进电机,观察步进电机是否有足够的转矩驱动负载以相应的速度运行。可在相应的工作速度下更换大扭矩的步进电机进行对比测试。


  2、一般建议负载转动惯量不要大于步进电机转动惯量的10倍,否则加减速过程会比较长。


  3、在步进电机启动的瞬间,我们会测试一个大约为额定电流1.6倍的电流。如果电源的功率不够,电机中的有效电流就会过低,无法驱动负载。一般建议电源留有30%以上的余量。


  4、步进电机需要快速启动或高速运行。需要比较高的驱动电压和足够大的工作电流设定值,否则容易漏步。


  5、更换其他类型的驱动器,观察其信号是否受到干扰,或控制电机A和电机B的运动,判断电机信号是否受到干扰。


  6.选择合适参数的步进电机来提高驱动器的性能或使用减震垫等物理方法来减少振动。


  7、如果步进电机驱动器和控制器的信号不匹配,位置偏移量会随时间均匀增加。只需改变驱动器或控制器的信号识别方式,使两者匹配即可。


  8、由于精度问题,同步轮或变速箱会有一定的误差积累,必须在控制程序中进行合理的补偿。


  9、控制程序也会造成电机失步。需要检查控制程序是否有问题。


  如果暂时找不到问题的原因,工程师会让步进电机运行一段时间来查找原因,这会影响设备的效率。近年来,闭环步进电机开始流行。通过闭环控制来实现对步进电机的完全控制也是一种解决方案,但成本会更高。某些电流驱动芯片的步进电机可以输出失步信号,步进电机根据瞬时电流的异常变化而失步。


  步进电机有两种不同的运行方式,称为恒速运动曲线和加减速运动曲线。前者瞬间改变电机的转速。也称为矩形运动曲线,此模式仅限于电机可以自动启动(立即加速)的工作范围。如果有足够的扭矩可用于此加速,则此模式非常简单,脉冲速率恒定。


  然而,如果不能产生足够的加速扭矩,结果是失去同步。在这种情况下,必须改用加减速运动曲线。这涉及脉冲速率的逐渐变化,以便为加速和减速提供时间。也称为梯形运动曲线,该模式扩大了电机可自动启动的工作范围。但是,由于突然加速或减速可能会导致失去同步,因此在确定如何上下改变电机速度(脉冲率)时必须小心。

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