什么是步进电机驱动器

可能你知道步进电机是什么以及它的作用是什么。 但是什么是步进电机驱动器,以及它是如何驱动步进电机? 文章将带您了解步进电机驱动器是什么以及它是如何工作的!

步进电机工作原理

谱思集成式五轴步进电机驱动器

几乎所有3D打印机都使用步进电机进行轴定位。 他们的工作是准确定位打印头和构建表面,并在灯丝挤出热端时对灯丝进行计量。
一旦您了解了一个简单的事实,它们如何准确控制轴进给位置和速度就更容易掌握。顾名思义,步进电机不会像传统电机那样旋转,相反,他们迈出了一步 步进电机构重复移动小的固定增量,随着电机的连续旋转形成累加效应,从而肉眼能够看到。
每个固定增量的大小由电机决定,这些增量背后的动能来自步进电机驱动器。 在接下来的文本中,我们将介绍这项惊人技术的运作。

步进电机闭环和开环系统

步进电机开环系统与闭环系统

轴定位系统使智能控制器能够以极高的精度定位设备。发出命令以移动到三维空间中的期望点,并且机器快速且准确地响应。
定位系统通常使用两种方法中的一种来实现这一点,即闭环和开环系统。那么这两种定位方法有什么区别呢?闭环系统通常采用带编码器的步进电机来控制移动轴的速度和位置。带编码器的步进电机的运行方式与普通电机相同;当提供电源时,它们会旋转。这种旋转呈现连续,平滑的运动。带编码器的步进电机的工作不仅要为电机供电,还要监控速度以便对其进行严密控制。除速度外,闭环系统还需要位置反馈。这通常由编码器或线性标尺提供。机器控制器的位置反馈允许它快速驶向目标位置,然后平稳减速以停在目标位置。
      开环系统没有反馈装置来监控速度或位置。相反,通过机器控制将从当前位置行进的距离分成若干精确的增量步骤。该控件还根据预定义的参数确定系统的最佳速度曲线。然后以脉冲的形式将步进命令传送到步进电机。步进电机驱动器的工作是将命令脉冲转换为实际的电机驱动步骤。步进电机通过这些步骤选择推动机构前进后退,到达所需位置。
为了了解这是如何实现的,让我们来看看步进系统的操作设计。

步进电机工作方式

步进电机工作方式

步进电机通过执行单独的固定步骤来模拟连续旋转。从制造时起,这些步骤是步进电机结构的一部分。
电机机身剖面
      电机内置的步进值称为电机的步进角。电机的步进角可以达到90度,这意味着电机将分四步旋转360度。然而,更典型的步进角是1.8度,意味着需要200步(360 / 1.8)来完成旋转。步进角是通过电动机线圈的放置和转子中磁极的构造得出的。这就是在组装完成后电机的步进角不会改变的原因。
实现理论
      步进电机由称为相的独立线圈构成。它们产生一个不断变化的电磁场,由旋转电机轴中的永久磁铁“追逐”。当每个相依次通电时,转子的磁极跳跃或逐步与它们对齐。因此,通过以适当的顺序激励相,轴看起来像正常马达一样旋转。只是,电机不转动,它是步进。每个步骤都是固定的度数,如前所述,由电机的结构决定。
      如果已知将电机旋转360度需要200步,并且电机连接到间距为1 mm(每次旋转1 mm的导线)的导螺杆,则电机的每一步都使轴前进。 005毫米。因此,可以在不需要反馈的情况下容易地计算到达精确位置所需的步骤数。计算所需的步骤数由控制器管理。然后将驱动这些步骤的工作留给步进驱动器。

步进电机驱动器

谱思一体化步进电机驱动器

步进电机驱动器的复杂程度各不相同 现代驱动器可以与许多不同的步进电机类型组合。 用户通常可以在安装时配置特定电机的配置。 但总的来说,步进电机驱动器是相对简单的设备。步进电机驱动器可以像十几个组件一样“简单”。 下图描绘了一个这样的驱动程序。 按原样配置,组件的工作是对来自机器控制器的步进命令脉冲作出反应,并将它们转换为驱动步进电机所需的正确开关模式。 这种模式是以适当的顺序激励相位,以一个方向或另一个方向一次驱动电动机。

步进电机驱动器内部区块图

在这一点上,有必要提出一个重点:传统步进电机驱动器中的智能很少。 那是因为传统驱动器不关心轴的位置或转动距离,该功能留给机器控制器,通常是CNC。 事实上,传统驱动器只有两个主要功能:对相位进行排序和控制相电流。但随着技术的高速发展,很多制造商已经将电机的控制及反馈功能全部集成到步进电机驱动器上,如前文所示的一体化步进电机驱动器

步进电机驱动器选择

谱思集成式步进电机内部结构

步进电机的类型和尺寸有很多,为了适应这种情况,大多数现代步进电机驱动器可以适应各种不同的电机类型。
       选择步进电机驱动器时要考虑的主要考虑因素是所需的扭矩和精度。扭矩是步进电机尺寸的一个因素。在此,驱动器必须具有产生电动机所需的阶跃电流的能力。精度需要小步或齿轮系统。选择兼容的步进角电机和细分驱动器是关键部分
      最后一点是所有步进电机都在STEPS中运行。必须按正确的顺序和大小生成步骤,以使轴到达其目标位置。电机将以每个脉冲前进相同的步进角。
步进电机驱动器必须以适当的幅度和相位顺序产生这些脉冲,以使从动轴能够进行高精度运行。步进电机驱动器是什么,如果我们认为机器控制器是车辆的GPS,那么驱动器就是车辆的发动机。


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