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浅析解决步进电机出现失步的几种方法

关键词:步进电机 失步

时间:2017-09-13 12:19:10       来源:网络

步进电机出现失步会影响整个工作的质量性,为了让步进电机正常运行,本公司制出了解决这些问题的方法,下面就由小编详细的为大家介绍吧:

  1,微步电流曲线

在大量微步驱动系统中,结合步距角的不均匀性对步进电机失步的影响,采用电流矢量恒幅均匀旋转的细分方法是比较理想的,以两相混合式步进电机为例,通过对电机两相绕组加上正弦电流来实现定子电流合成矢量的“恒幅、均匀”,微步进旋转的两相绕组电流的数学模型表示为:微步参数可以预先计算出来,以表格的形式存储在EPROM中,进行查表获得参数值,通过微步的方式来实现频率的改变,因为不需要经过复杂的计算,就不会过多占用CPU的时间,同时这种方式还可以拟合出更接近理想变化曲线的频率变化来实现步进电机的加速和减速的平稳控制,另外采用这种细分方法也在很大程度上解决了微步距角的不均匀性问题,这将广泛用于精度要求不是特别高的步进电机的控制系统中。

  2,驱动线路的选择

避免失步和减小振动的另一措施在于驱动系统的设计,步进电机的驱动方式有很多种,包括单、双电压驱动,高低电压驱动,0桥驱动,升频升压驱动、斩波恒流驱动和脉宽调制(PWM)恒流驱动等,由于微步驱动需要控制相绕组电流的大小,因此只有单电压串电阻驱动、斩波恒流驱动以及PWM恒流驱动的适合微步驱动控制,单电压串电阻驱动方式由于串接的电阻导致电路时间常数降低,截止时续回流时间常数大幅度下降,从而加速电流泄放,有利于提高步进电机的高频响应,同时也因为回路增加的阻尼利于减少电机的共振,但其主要缺点是损耗大,效率低;采用斩波恒流驱动时,驱动电压较高,电流上升很快,当达到所需要的数值时,由于取样电阻反馈控制作用,绕组电流可以恒定在确定的数值上,而且不随电机的转速而变化,从而保证在很大的频率范围内电机都能输出恒定的转矩,同时采用斩波恒流驱动的另一优点是减少了电机共振现象的发生,由于电机共振的基本原因是能量过剩,而斩波恒流驱动输入的能量是自动随着绕组电流调节,能量过剩时,续流时间延长,而供电时间减小,因此可减小能量的积聚PWM恒流驱动用数字脉冲直接控制电流波形的占空比,比斩波恒流驱动的电路更简单,也更适合于单片机直接采用数字信号控制,因此选择采用PWM恒流驱动的驱动器。

  3,加速曲线的选择

  在控制步进电机的失步方面,步进电机的加速曲线也非常重要,加速的规律一般有两种,一是按照直线规律升速,二是按指数规律升速!按直线规律升速时加速度为恒定,因此要求步进电机产生的转矩为恒值,从电机本身的特性来看,在转速不是很高的范围内,输出的转矩可基本认为恒定!但实际上电机转速升高时,由于反电动势和绕组电感的作用,绕组电流将逐渐减少,因此输出转矩将有所下降,按指数规律升速,加速度逐渐下降,接近电机输出转矩随转速变化的规律,微机在控制步进电机的加速过程中,可用离散办法来逼近理想的升降曲线。

  4,减轻电磁干扰的措施

  针对单片机对步进电机的控制系统电磁干扰方面主要采取以下一些措施:在单片机和步进电机驱动回路中加入光电隔离电路可以有效抑制电磁干扰,提高系统的稳定性;在驱动回路中降低,开关的导通速度,这样可以减小产生电磁干扰的强度,也可添加吸收回路,抑制浪涌的产生,合理选择主变压器的铁芯结构,降低漏磁强度;另外一个比较重要的方面就是电子线路的合理布局,控制干扰源与被干扰元件的距离和相对方向,使敏感元件远离干扰源,不同用途的联接线要分开,不走平行线,一个回路的布线在中间位置相互交叉且回路左右两半的面积要大致相等,减少感生电势,导线宜选用屏蔽线以及合理的接地设计等,采取这些措施将有效地减少电磁干扰对单片机控制系统的影响。

 

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