失步应该就是漏掉了脉冲没有运动到指定的位置。过冲应该就是和失步相反,运动到超过了指定的位置。

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  在一些控制简单或要求低成本的运动控制系统中,常会用步进电机。最大的优势是:以开环的方式来控制位置和速度。但正因为是开环控制,负载位置对控制回路没有反馈,步进电机就必须正确响应每次励磁变化。如果励磁频率选择不当,步进电机就不能够移动到新的位置。负载实际的位置相对于控制器所期待的位置出现永久误差,即发生失步现象或过冲想象。因此,在步进电机开环控制系统中,如何防止失步和过冲是开环控制系统能否正常运行的关键。

  失步和过冲现象分别出现在步进电机启动和停止的时候。一般情况下,系统的极限启动频率比较低,而要求的运行速度往往比较高。如果系统以要求的运行速度直接启动,因为该速度已经超限,启动频率而不能正常启动,起则发生丢步,重则根本不能启动,产生堵转。系统运行起来后,如果达到终点时立即停止发送脉冲,令其立即停止,则由于系统惯性的作用,步进电机会转过控制器所希望的平衡位置。

  为了克服步进失步和过冲现象,应该在启动停止时加入适当的加减速控制。我们一般采用:运动控制卡作上位控制单元、具有控制功能的PLC作上位控制单元、单片机作上位控制单元来控制运动加减速可以克服失步过冲现象。

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  步进电机有一个技术参数:空载启动频率,即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率,如果脉冲频率高于该值,电机不能正常启动,可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下,启动频率应更低。如果要使电机达到高速转动,脉冲频率应该有加速过程,即启动频率较低,然后按一定加速度升到所希望的高频(电机转速从低速升到高速)。

  步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲:当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(及步进角)。您可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。步进电机有一个技术参数:空载启动频率,即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率。如果在脉冲频率高于空载启动频率,步进电机不能正常启动,可能发生丢步或堵转现象。在有负载的情况下,启动频率应更低。如果要使电机高速转动,脉冲频率应该有一个合理的加速过程,即启动频率较低,然后按一定加速度升到所希望的高频(电机转速从低速升到高速)。 启动频率 = 启动转速 × 每转多少步空载启动转速就是步进电机不通过加减速不负载直接转动起来。当步进电机转动时,电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势;频率越高,反向电动势越大。在它的作用下,电机随频率(或速度)的增大而相电流减小,从而导致力矩下降。

  假设:需要减速器的总的输出转矩是T1,输出的转速是N1,减速比是5:1,步进电机的步进角度是A,那么电机的转速是:5*(N1),那么电机的输出转矩应该是(T1)/5,电机的工作频率应该是

  5*(N1)*360/A,所以你应该看矩频特性曲线:坐标点[(T1)/5,5*(N1)*360/A]是不是在频特性曲线(启动矩频曲线)的下面。如果在矩频曲线的下面,你可以选择这个电机。如果是在矩频曲线上面,则,你不能选择这个电机,因为会失步,或者根本就不能转动。

  补充:你是否确定了工作状态,你需要的最大转速确定了吗,如果确定了,那就可以根据上面提供的公式进行计算,(根据转动的最大速度,和负载的大小,你就可以确定你现在选用的步进电机是否适合,如果不适合你也应该知道要选用什么样的步进电机了)

  另外,步进电机在启动了以后,可以在负载不变的情况下,再提高频率,因为步进电机矩频曲线实际上应该有两条的,你有的那条应该是启动矩频曲线,而另外一条是脱出矩频曲线,这条曲线代表的含义是:在启动频率下启动电机,启动完成以后可以增加负载,但电机不会失步的状态;或者是在启动频率下启动电机,在负载不变的情况下,可以适当增加运转速度,但电机不会失步的状态。

  关于步距角,比如说你是A-B-C-D-A单四拍控制,那么步距角就是一个A走过的角度,关于最大牵入频率,其指的是A-B之间的间隔频率,手册里给的都是》于某个值,但是在实际应用时感觉应该给的值就是最大值,例如》250PPS,那么A之后的delay就满足1/delay 《=250, delay》=4ms,给3ms它走不起来。

  如何理解步进电机的失步和过冲

  的确有人在研究不使用编码器但又能检测到丢步和堵转。不过目前这些仅限于专利阶段,还远远没有成熟到可以与编码器匹敌的地步,路还很长。

  实际上,使用编码器是当今步进电机的发展趋势。而如果你还要实现闭环控制的话,就像必须有一个编码器或是传感器来把步进电机当前的旋转状况告诉控制器,好让控制器做出相应的调整(加速或减速)。这就是目前的技术状态。

  结语

  关于步进电机的相关介绍就到这了,如有不足之处欢迎指正。


正德步进电机简介:24BYJ48-737A步进电机减速机

型号   Model项目 Item规格 Spec
24BYJ48-737A额定电压 Rated Voltage5VDC
相数 Phase4
减速比 Reduction Ratio1/64
步距角 Step Angle5.625°
励磁方法 Exciting Method1-2
直流电阻 Direct-current Resistance21Ω±10%(25°C)
空载牵入频率No-load pull-in Frequency≥500Hz
空载牵出频率 No-load pull-out Frequency≥1000Hz
牵入转矩 Pull-in Torque≥90mN.m (5VDC,400Hz)
定位力矩 Detent Torque≥50mN.m
绝缘电阻 Insulation Resistance≥50M Ω 500VDC
绝缘介电强度 Dielectric Strenght600VAC
绝缘等级 Insulation ClassB
噪音 Noise≤40dB
摩擦力矩 Friction Torque60-294mN.m
端子规格 Terminal Spec1.5*5P

   

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