步进电机失步的原因和对策

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步进电机失步的原因和对策 步进电机可以根据脉冲数和脉冲频率来对电机实现开环控制位置和速度,是一种便宜、简单好用的控制类电机,在自动化控制领域得到越来越广泛的应用。但由于步进电机不是闭环控制,选型或者使用不当,也会容易出现步进电机失步,也叫步进电机丢步,也就是步进电机没有按照指令到达应该到达的位置,让工程师们很是苦恼。那么,步进电机失步的原因是什么?可以采取哪些对策来避免失步呢?

步进电机失步的原因和对策


步进电机可以根据脉冲数和脉冲频率来对电机实现开环控制位置和速度,是一种便宜、简单好用的控制类电机,在自动化控制领域得到越来越广泛的应用。但由于步进电机不是闭环控制,选型或者使用不当,也会容易出现步进电机失步,也叫步进电机丢步,也就是步进电机没有按照指令到达应该到达的位置,让工程师们很是苦恼。那么,步进电机失步的原因是什么?可以采取哪些对策来避免失步呢?



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,才能够找出失步的真正原因,一般导致步进电机失步的原因是下面几种:

1.步进电机本身工作力矩不够,没有足够能力带动负载;

2.步进电机起停的加减速过程不充分,步进电机在加减速过程中失步;

3.步进电机的电源功率不够导致步进电机的输入功率不够引起失步;

4.步进电机的驱动电压不够或者驱动电流设定过低;

5.驱动器或者控制器收到信号干扰;

6.步进电机系统共振引起步进电机带负载能力下降而导致失步;

7.驱动器和控制器的信号不匹配;

8.同步轮或者减速箱的背隙或者来回转到的间隙误差没有在程序上补偿或者补偿值不对;

9.控制程序本身有问题。



针对上面各问题原因,可以分别采取下面对策来改善步进电机失步问题:

1)核算负载的力矩,参考步进电机距频图看看在对应速度下步进电机是不是有足够扭矩能力带动负载,可以换个在对应工作速度下扭矩大的步进电机来对比测试。

2)步进电机的启动阶段就像开手动波的汽车,需要逐步上档而提速,加减速不充分,会导致失步。一般建议负载的转动惯量不要大于步进电机转动惯量的10倍,不然加减速过程会比较漫长。

3)步进电机启动瞬间我们会测试到额定电流1.6倍左右的电流,如果电源功率不够,会让电机里面的有效电流过低,从而带不动负载。建议一般电源留30%以上余量。

4)步进电机需要快速启动或者高速运行,需要驱动电压比较高,工作电流设定值足够大,否则也容易失步。

5)换个型号的驱动器对比看看是不是信号收到干扰,或者看看控制A电机运动,是不是B电机有动作,看看电机是不是收到信号干扰。

6)共振的时候,步进电机及其系统有明显的噪声和震动,速度上升或者下降一定范围,有关现象会明显减轻或者消失,基本可以判断是共振问题。选择合适参数的步进电机,改善驱动器性能或者用减震垫等 物理方式来减振。

7)如果是步进电机驱动器和控制器的信号不匹配,现象是随着时间的推移,位置的偏移量会很均匀地增加。更改驱动器或者控制器的信号识别方式,让两者匹配一致就好了。

8)同步轮或者减速箱由于精度问题,会有一定误差累计,需要在控制程序中做出合理补偿。

9)控制程序导致失步也不少见,需要检查控制程序是不是有问题。

一时找不到问题原因,也有工程师会让步进电机运行一段时间就重新找原点归位,这样会影响设备的工作效率,是没有办法的办法。近年来,闭环步进电机开始流行起来,通过闭环控制来对于实现对于步进电机的完全控制,也是一种解决问题的方案,但成本会高一些。现在一些步进电机驱动芯片可以根据步进电机失步瞬间电流的异常变化来输出步进电机失步的信号。


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