步进电机驱动器怎么设置细分

屈育成 2020-04-20 40495

伺服与控制

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描述

　　步进电机驱动器的细分原理

　　步进电机驱动器的细分原理介绍，步进电机安装有带永久磁性的转子，而定子至少具有两个绕线。当转子磁性与定子绕线保持一致时，将驱动第二个绕线。两个绕线交替开启和关闭，这将导致电机锁定在想要的步进位置。通过绕线的电流方向还可反向。

　　在带有两个定子绕线的步进电机中，有四个步进以 90° 隔开。步进电机驱动器的细分原理介绍，根据向定子绕线提供的脉冲，可精确控制步进电机移动的步进。步进电机的速度控制可通过向绕线提供脉冲频率实现，而旋转方向可通过反向脉冲序列进行更改。电机内部的极片有许多齿，有助于定位相对于定子的转子位置。一些步进电机的定子级也有齿。根据使用的控制技术，可全步进、半步进或微步进控制步进电机。简单的方形脉冲可以控制处于全步进的电机，而先进控制技术（如脉宽调制（PWM））可用于微步进。

　　步进电机驱动器的细分原理介绍，在国内，广大用户对“细分”还不是特别了解，有的只是认为，细分是为了提高精度，其实不然，细分主要是改善电机的运行性能，现说明如下：步进伺服电机的细分控制是由驱动器精确控制步进电机的相电流来实现的，以二相电机为例，假如电机的额定相电流为3A，如果使用常规驱动器（如常用的恒流斩波方式）驱动该电机，电机每运行一步，其绕组内的电流将从0突变为3A或从3A突变到0，相电流的巨大变化，必然会引起电机运行的振动和噪音。如果使用细分驱动器，在10细分的状态下驱动该电机，电机每运行一微步，其绕组内的电流变化只有0.3A而不是3A，且电流是以正弦曲线规律变化，这样就大大的改善了电机的振动和噪音，因此，在性能上的优点才是细分的真正优点。由于细分驱动器要精确控制电机的相电流，所以对驱动器要有相当高的技术要求和工艺要求，成本亦会较高。

　　需要注意的是，国内有一些驱动器采用“平滑”来取代细分，有的亦称为细分，但这不是真正的细分，望广大用户一定要分清两者的本质不同：

　　步进电机驱动器的细分1．“平滑”并不精确控制电机的相电流，只是把电流的变化率变缓一些，所以“平滑”并不产生微步，而细分的微步是可以用来精确定位的。

　　步进电机驱动器的细分2．电机的相电流被平滑后，会引起电机力矩的下降，而细分控制不但不会引起电机力矩的下降，相反，力矩会有所增加。

　　步进电机驱动器怎么设置细分

　　1．设置步进驱动器的细分数，通常细分数越高，控制分辨率越高。但细分数太高则影响到进给速度。一般来说，对于模具机用户可考虑脉冲当量为0.001mm/P（此时进给速度为9600mm/min）或者0.0005mm/P（此时进给速度为4800mm/min）；对于精度要求不高的用户，脉冲当量可设置的大一些，如0.002mm/P（此时进给速度为19200mm/min）或0.005mm/P（此时进给速度为48000mm/min）。对于两相步进电机，脉冲当量计算方法如下：脉冲当量=丝杠螺距÷细分数÷200。

　　2．起跳速度：该参数对应步进电机的起跳频率。所谓起跳频率是步进电机不经过加速，能够直接启动工作的频率。合理地选取该参数能够提高加工效率，并且能避开步进电机运动特性不好的低速段；但是如果该参数选取大了，就会造成闷车，所以一定要留有余量。在电机的出厂参数中，一般包含起跳频率参数。但是在机床装配好后，该值可能发生变化，一般要下降，特别是在做带负载运动时。所以，该设定参数是在参考电机出厂参数后，再实际测量决定。

　　3．单轴加速度：用以描述单个进给轴的加减速能力，单位是毫米/秒平方。这个指标由机床的物理特性决定，如运动部分的质量、进给电机的扭矩、阻力、切削负载等。这个值越大，在运动过程中花在加减速过程中的时间越小，效率越高。通常，对于步进电机，该值在100 ~ 500之间，对于伺服电机系统，可以设置在400 ~ 1200之间。在设置过程中，开始设置小一点，运行一段时间，重复做各种典型运动，注意观察，如果没有异常情况，然后逐步增加。如果发现异常情况，则降低该值，并留50%~100%的保险余量。

　　4．弯道加速度：用以描述多个进给轴联动时的加减速能力，单位是毫米/秒平方。它决定了机床在做圆弧运动时的速度。这个值越大，机床在做圆弧运动时的允许速度越大。通常，对于步进电机系统组成的机床，该值在400~1000之间，对于伺服电机系统，可以设置在1000 ~ 5000之间。如果是重型机床，该值要小一些。在设置过程中，开始设置小一点，运行一段时间，重复做各种典型联动运动，注意观察，如果没有异常情况，然后逐步增加。如果发现异常情况，则降低该值，并留50%~100%的保险余量。

　　通常考虑到步进电机的驱动能力、机械装配的摩擦、机械部件的承受能力，可以在厂商参数中修改各个轴的速度，对机床用户实际使用时的三个轴速度予以限制。

　　5．根据三个轴零点传感器的安装位置，设置厂商参数中的回机械原点参数。当设置正确后，可运行“操作”菜单中的“回机械原点”。先单轴回，如果运动方向正确则继续回，否则需停止，重新设置设置厂商参数中的回机械原点方向，直至所有轴都可回机械原点。

　　6．设置自动加油参数（设置得小一些，如5秒加一次油），观察自动加油是否正确，如果正确，则将自动加油参数设置到实际需要的参数。

　　电子齿轮和脉冲当量的设定值是否匹配。可以在机床的任意一根轴上做个标记，在软件中把该点坐标设为工作零点，用直接输入指令、点动或手轮等工作方式使该轴走固定距离，用游标卡尺测量实际距离与软件中坐标显示距离是否相附。

　　8．测定有无丢脉冲。可以用直观的方法：用一把尖刀在工件毛坯上点一个点，把该点设为工作原点，抬高Z轴，然后把Z轴坐标设为0；反复使机床运动，比如空刀跑一个典型的加工程序。

　　步进电机驱动器细分和不细分的区别

　　步进电机驱动器细分和不细分的区别：细分驱动精度高。

　　细分是步进电机驱动器将上级装置发出的每个脉冲按步进电机驱动器设定的细分系数分成系数个脉冲输出。

　　比喻步进电机每转一圈为200个脉冲，如果步进电机驱动器细分为32，那么步进电机驱动器需要输出6400个脉冲步进电机才转一圈。

　　通常步进电机细分有2，4，8，16，32，62，128，256，512.。。.

　　在国外，对于步进电机系统，主要采用二相混合式步进电机及相应的细分步进电机驱动器。但在国内，广大用户对“细分”还不是特别了解，有的只是认为，细分是为了提高步进电机精度，其实不然，细分主要是改善步进电机的运行性能，现说明如下：

　　步进电机的细分控制是由步进电机驱动器精确控制步进电机的相电流来实现的，以二相步进电机为例，假如步进电机的额定相电流为3A，如果使用常规步进电机驱动器（如常用的恒流斩波方式）驱动该步进电机，步进电机每运行一步，其绕组内的电流将从0突变为3A或从3A突变到0，步进电机相电流的巨大变化，必然会引起步进电机运行的振动和噪音。如果使用细分步进电机驱动器，在10细分的状态下驱动该步进电机，步进电机每运行一微步，其绕组内的电流变化只有0.3A而不是3A，且电流是以正弦曲线规律变化，这样就大大的改善了步进电机的振动和噪音，因此，在性能上的优点才是细分的真正优点。

　　由于细分步进电机驱动器要精确控制步进电机的相电流，所以对步进电机驱动器要有相当高的技术要求和工艺要求，成本亦会较高。

　　注意，国内有一些步进电机驱动器采用“平滑”来取代细分，有的亦称为细分，但这不是真正的细分，望广大用户一定要分清两者的本质不同：

　　1．“平滑”并不精确控制步进电机的相电流，只是把电流的变化率变缓一些，所以“平滑”并不产生微步，而细分的微步是可以用来精确定位的。

　　2．步进电机的相电流被平滑后，会引起步进电机力矩的下降，而步进电机驱动器细分控制不但不会引起步进电机力矩的下降，相反，步进电机力矩会有所增加。

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