步進(jìn)電機(jī)工作原理

當(dāng)電流流過定子繞組時(shí)，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)會(huì)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對(duì)磁場(chǎng)方向與定子的磁場(chǎng)方向一致。當(dāng)定子的矢量磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度。轉(zhuǎn)子也隨著該磁場(chǎng)轉(zhuǎn)一個(gè)角度。每輸入一個(gè)電脈沖，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度前進(jìn)一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序，電機(jī)就會(huì)反轉(zhuǎn)。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動(dòng)機(jī)各相繞組的通電順序來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。

通常見到的各類電機(jī)，內(nèi)部都是有鐵芯和繞組線圈的。繞組有電阻，通電會(huì)產(chǎn)生損耗，損耗大小與電阻和電流的平方成正比，這就是我們常說的銅損，如果電流不是標(biāo)準(zhǔn)的直流或正弦波，還會(huì)產(chǎn)生諧波損耗；鐵心有磁滯渦流效應(yīng)，在交變磁場(chǎng)中也會(huì)產(chǎn)生損耗，其大小與材料，電流，頻率，電壓有關(guān)，這叫鐵損。

銅損和鐵損都會(huì)以發(fā)熱的形式表現(xiàn)出來，從而影響電機(jī)的效率。步進(jìn)電機(jī)一般追求定位精度和力矩輸出，效率比較低，電流一般比較大，且諧波成分高，電流交變的頻率也隨轉(zhuǎn)速而變化，因而步進(jìn)電機(jī)普遍存在發(fā)熱情況，且情況比一般交流電機(jī)嚴(yán)重。

三款步進(jìn)電機(jī)電路圖

電路圖一：

圖3中的RL1～RL4為繞組內(nèi)阻，50Ω電阻是一外接電阻，起限流作用，也是一個(gè)改善回路時(shí)間常數(shù)的元件。D1～D4為續(xù)流二極管，使電機(jī)繞組產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)通過續(xù)流二極管（D1～D4）而衰減掉，從而保護(hù)了功率管TIP122不受損壞。

在50Ω外接電阻上并聯(lián)一個(gè)200μF電容，可以改善注入步進(jìn)電機(jī)繞組的電流脈沖前沿，提高了步進(jìn)電機(jī)的高頻性能。與續(xù)流二極管串聯(lián)的200Ω電阻可減小回路的放電時(shí)間常數(shù)，使繞組中電流脈沖的后沿變陡，電流下降時(shí)間變小，也起到提高高頻工作性能的作用。

電路圖二：

雙極性步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路如圖所示，它會(huì)使用八顆晶體管來驅(qū)動(dòng)兩組相位。雙極性驅(qū)動(dòng)電路可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)四線式或六線式步進(jìn)電機(jī)，雖然四線式電機(jī)只能使用雙極性驅(qū)動(dòng)電路，它卻能大幅降低量產(chǎn)型應(yīng)用的成本。雙極性步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的晶體管數(shù)目是單極性驅(qū)動(dòng)電路的兩倍，其中四顆下端晶體管通常是由微控制器直接驅(qū)動(dòng)，上端晶體管則需要成本較高的上端驅(qū)動(dòng)電路。雙極性驅(qū)動(dòng)電路的晶體管只需承受電機(jī)電壓，所以它不像單極性驅(qū)動(dòng)電路一樣需要箝位電路。

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)不能直接接到工頻交流或直流電源上工作，而必須使用專用的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器，如圖2所示，它由脈沖發(fā)生控制單元、功率驅(qū)動(dòng)單元、保護(hù)單元等組成。圖中點(diǎn)劃線所包圍的二個(gè)單元可以用微機(jī)控制來實(shí)現(xiàn)。驅(qū)動(dòng)單元與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)直接耦合，也可理解成步進(jìn)電動(dòng)機(jī)微機(jī)控制器的功率接口。

電路圖三：

圖8是使用L297（環(huán)形分配器專用芯片）和L298構(gòu)成的具有恒流斬波功能的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

步進(jìn)電機(jī)有沒有編碼器

步進(jìn)電機(jī)沒有編碼器 如果你想在步進(jìn)電機(jī)上加編碼器可以步進(jìn)電機(jī)雙軸伸，在后面軸上面加編碼器。

步進(jìn)電機(jī)是執(zhí)行原件，編碼器屬于反饋系統(tǒng)，編碼器配合步進(jìn)電機(jī)使用，用PLC控制其運(yùn)行。按照原理來講是PLC發(fā)送脈沖指令給步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器給步進(jìn)電機(jī)提供相應(yīng)電流使其運(yùn)行，當(dāng)編碼器檢測(cè)到步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行到需要到達(dá)的位置的時(shí)候會(huì)反饋信號(hào)給PLC，PLC安裝反饋的信號(hào)停止發(fā)送脈沖信號(hào)給步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)沒有了電動(dòng)原提供電流當(dāng)然也會(huì)立刻停止運(yùn)行。（伺服電機(jī)就是此種裝置），其實(shí)編碼器會(huì)不停的反饋當(dāng)前位置給PLC，PLC根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。

當(dāng)然會(huì)不會(huì)停穩(wěn)，停止后是不是自己想要的位置，這個(gè)要看電機(jī)有無制動(dòng)裝置？當(dāng)然低速運(yùn)行的話，一般進(jìn)給精度都能滿足。

還有一種就是提前計(jì)算好步進(jìn)電機(jī)進(jìn)給需要的脈沖數(shù)，然后用PLC編程，運(yùn)行這么多脈沖數(shù)，步進(jìn)電機(jī)停止，編碼器反饋此時(shí)電機(jī)位置，形成半閉環(huán)控制。另外的高速定位，PLC程序里面就可以設(shè)置快到位置的時(shí)候電機(jī)進(jìn)行減速進(jìn)給，可滿足定位精度。

步進(jìn)電機(jī)如何加編碼器

步進(jìn)電機(jī)加編碼有點(diǎn)雞肋，就是浪費(fèi)資源；因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)沒法實(shí)時(shí)響應(yīng)，必須有一個(gè)加速減速過程；

例：用帶諧波減速器的東方步進(jìn)馬達(dá)，減速比100:1 步距角：0.0072°，想加個(gè)編碼器來防止丟步等等，以下是方法：

答：原則上也可以在絲杠的一頭裝電機(jī)，另一頭裝編碼器。不過這樣會(huì)受到減速機(jī)精度的影響，可能出現(xiàn)對(duì)丟步的誤判。加編碼器最好是雙出軸的電機(jī)，電機(jī)后端加編碼器，伺服電機(jī)都是這樣做的，除非你是特殊使用或是條件限制（沒有雙出軸）。一般是加工2500線的就可以，線數(shù)太高也是浪費(fèi)。

另外編碼器的分辨率與你的步進(jìn)電機(jī)的分辨率大致相同就好。如果驅(qū)動(dòng)器上細(xì)分很高，而又只想檢測(cè)是不是丟步了，編碼器的分辨率只要與細(xì)分前的分辨率一致或略高就可以了。

步進(jìn)電機(jī)加編碼器的意義

步進(jìn)電機(jī)雖然是可以精確控制的器件，但是是開環(huán)的，需要加裝編碼器以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)反饋控制;并可測(cè)得步進(jìn)電機(jī)失步和旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)速度，以用于動(dòng)態(tài)速度控制。對(duì)于這種說法，小編覺得第一點(diǎn)開環(huán)控制需要編碼器實(shí)現(xiàn)閉環(huán)反饋還算是可以理解，因?yàn)樾【幾约涸谑褂弥?，偶爾也?huì)因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)的線連接不好，而導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)并未能正常工作。對(duì)于第二點(diǎn)步進(jìn)電機(jī)的速度控制就覺得不是很有必要，因?yàn)橥ㄟ^控制步進(jìn)電機(jī)的脈沖頻率就已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)速了，實(shí)在不覺得有必要再使用外部反饋。