什么情況下步進電機需要配合編碼器使用？編碼器如何安裝？

許多Hengstler編碼器客戶詢問在步進電機上是否需要安裝亨士樂編碼器來配合使用。西安德伍拓的技術(shù)人員在這里做簡單的介紹。有關(guān)詳細信息，請咨詢德伍拓工程師為您提供詳細的解決方案。

步進電機的工作原理

當(dāng)電流流過定子繞組時，定子繞組產(chǎn)生矢量磁場。磁場使轉(zhuǎn)子以某個角度旋轉(zhuǎn)，因此一對轉(zhuǎn)子磁場的方向與定子磁場的方向一致。定子的矢量磁場以某個角度旋轉(zhuǎn)時。轉(zhuǎn)子也會和這個磁場以某個角度旋轉(zhuǎn)。每次輸入電脈沖時，電機以一個角度旋轉(zhuǎn)，前進一步。它產(chǎn)生的角位移與輸入脈沖的數(shù)量成正比，轉(zhuǎn)速與脈沖的頻率成正比。更改繞組接通的順序時，電機會反轉(zhuǎn)。因此，步進電機的旋轉(zhuǎn)可以通過控制電機各相繞組的脈沖數(shù)、頻率和導(dǎo)通順序來控制。

我們通?？吹降乃蓄愋偷碾姍C，內(nèi)部都有鐵心和繞組線圈。繞組有電阻，通電會產(chǎn)生損耗。損耗與電阻和電流的平方成正比。這是我們常常稱之為銅損的東西。如果電流不是標(biāo)準(zhǔn)直流或正弦波，也會產(chǎn)生諧波損耗，鐵芯有滯后現(xiàn)象。渦流的影響也會引起交變磁場的損失，其大小與材料、電流、頻率和電壓有關(guān)，稱為鐵的損失。

銅和鐵的損失表現(xiàn)為熱量，影響電機的效率。步進電機一般追求定位精度和扭矩輸出。效率比較低，電流一般比較大，諧波成分變高。交流的頻率也會根據(jù)速度而變化，因此步進電機通常有加熱條件和更常見的情況。交流電機很嚴(yán)重。

Hengstler編碼器用于步進電機需要閉環(huán)時。除此之外的情況下沒有必要。注：閉環(huán)是指檢測步進電機的實際旋轉(zhuǎn)角度。

3個步進電機電路圖

電路圖1：



安裝編碼器的目的是防止電機失去步進或其他現(xiàn)象，如何安裝編碼器來實現(xiàn)此效果？步進電機不能實時響應(yīng)，也有加減速功能，所以安裝亨士樂編碼器有點不行。

圖中的RL1到RL4 3是繞組的內(nèi)阻，50Ω電阻是外阻，起到電流限制器的作用，也是改善環(huán)路時間常數(shù)的組件。D1～D4為自由輪二極管，因此電機繞組產(chǎn)生的反電動勢會被自由輪二極管（D1～D4）衰減，保護TIP122功率管不受損傷。

200μ將F的電容器與外部的50Ω電阻并聯(lián)連接，可以改善注入步進電機繞組的電流脈沖邊界，改善步進電機的高頻性能。與自由輪二極管串聯(lián)連接的200Ω電阻可縮短環(huán)路放電時間常數(shù)，使繞組電流脈沖下降沿陡峭，縮短電流衰減時間。這樣也能提高高頻性能。

電路圖2：



雙極型步進電機的驅(qū)動電路如圖所示。它使用八個晶體管驅(qū)動兩組相。雙極驅(qū)動電路可同時驅(qū)動4線式或6線式步進電機。4線式電機只能使用雙極驅(qū)動電路，但可以大幅降低生產(chǎn)應(yīng)用的成本。雙極型步進電機驅(qū)動器電路的晶體管數(shù)是單極驅(qū)動器電路的2倍。通常，下側(cè)的4個晶體管由微控制器直接驅(qū)動，上側(cè)的晶體管需要電路成本高的上表面控制。雙極驅(qū)動電路的晶體管只需運送電機電壓就可以了，所以不需要像單極驅(qū)動電路那樣的箝位電路。



雖然步進電機不能直接連接到電源頻率AC或直流電源上運行，但必須使用由脈沖生成控制單元、功率驅(qū)動單元和保護單元組成的專用步進電機驅(qū)動器，如圖2所示。圖中虛線分隔的2個單元可通過微機控制實現(xiàn)。驅(qū)動單元直接連接到步進電機，也可以理解為步進電機微機控制器的電源接口。

電路圖3：



圖8是由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電機驅(qū)動系統(tǒng)。

步進電機安裝有編碼器嗎？

步進電機沒有編碼器。如果想在步進電機中安裝編碼器，可以延長步進電機的雙軸，在后軸上安裝編碼器。

步進電機是執(zhí)行元素，編碼器屬于反饋系統(tǒng)。編碼器與步進電機一起使用，其動作由PLC控制。根據(jù)原理，PLC向步進電機發(fā)送脈沖命令，驅(qū)動器將對應(yīng)的電流提供給步進電機進行動作。編碼器檢測到步進電機在到達位置旋轉(zhuǎn)時，會向PLC返回信號，并安裝PLC。反饋信號停止向步進驅(qū)動器發(fā)送脈沖信號。如果步進電機n沒有電流供給，當(dāng)然會立即停止動作。（伺服電機就是這樣的裝置）實際上編碼器將當(dāng)前位置持續(xù)反饋給PLC，PLC將反饋值與目標(biāo)值進行比較，以調(diào)整轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角。

當(dāng)然要定期停機嗎？這是停機后希望的位置嗎？這取決于電機是否配備了制動裝置？當(dāng)然，低速運行時，可以滿足一般的電源精度。

另一種是預(yù)先計算步進電機供電所需的脈沖數(shù)，當(dāng)使用PLC編程執(zhí)行該數(shù)目的脈沖時，步進電機停止，編碼器此時返回電機位置，并進行半閉環(huán)控制。此外，在高速定位的情況下，PLC程序可設(shè)定電機，使其在靠近位置時減速進行進給，因此可滿足定位精度。

步進電機如何安裝編碼器？

步進和編碼有點無味，浪費資源。如果步進電機不能實時響應(yīng)，則需要加速和減速過程。

示例：使用帶有諧波換能器的東方步進電機。減速比為100:1，步進角為0.0072°。安裝編碼器以避免步驟丟失等。方法包括：。

A：原則上，也可以在母螺釘?shù)囊欢税惭b電機，另一端安裝編碼器。但是，這可能會受到再生器精度的影響，導(dǎo)致丟失步驟的判斷出現(xiàn)錯誤。建議在雙輸出軸電機上安裝編碼器。如果在電機背面安裝Hengstler編碼器，則伺服執(zhí)行該操作（無雙輸出軸），除非出于特殊目的或條件使用。通常，只需處理2500行就足夠了，因為行數(shù)太多，所以會浪費。

另外，編碼器的分辨率與步進電機基本相同。如果驅(qū)動程序的細化非常高，只是想檢測是否存在運動損耗，編碼器的分辨率必須與細化前的分辨率相同或略高。

步進電機安裝編碼器的意義

步進電機是一種可以精確控制的設(shè)備，但它是開環(huán)的，需要安裝編碼器才能實現(xiàn)閉環(huán)反饋控制。步進電機為動態(tài)速度控制，可偏離旋轉(zhuǎn)或移動的步長和速度進行測量。對于此語句，編輯認(rèn)為編碼器必須在第一個開環(huán)檢查點獲得閉環(huán)反饋。這是因為編輯自己在使用。由于不是步進電機的電機線連接不好，步進電機可能無法正常工作。第二點，通過控制步進電機的脈沖頻率可以進行速度調(diào)整，所以步進電機的速度控制不太需要，我認(rèn)為不需要使用外部返回。

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