步進電機高速高精度高可靠性應用解決方案

步進電機高速高精度高可靠性應用解決方案

大部分基于步進電機的運動控制系統運行在開環狀態下，因此能夠提供低成本的解決方案。但是當步進電機以開環方式驅動負載時，

在指令步與實際步之間存在丟步的可能性。為了避免這種可能的發生，閉環步進伺服系統應用而生。

簡介：

閉環步進伺服系統作為傳統開環步進系統的創新，為有更高安全性、可靠性或產品質量要求的應用提供了高性價比的選擇。在步進電機后面安裝一個位置反饋裝置或以某種間接參數檢測位置的方式形成象伺服系統一樣的閉環，以較驗或控制失步，檢測電機堵轉，并保證了電機以更高的速度、精度與更大的有效力矩輸出。閉環步進伺服系統主要有以下優點：

1. 大大提升步進電機的有效轉矩與速度，進一步拓寬步進電機的應用范圍

在相同的電壓與電流控制條件下，相對于傳統的開環步進系統，閉環步進伺服系統的速度范圍可在0.1-3000RPM平滑運行，有效轉矩提升到保持轉矩的60%以上，溫度與噪音同時降低

2.實現設備的高速化與小型化
 

a.高加減速響應、高速精密定位

在步進電機90度短行程正反轉的情況下，T型加減速度可達

1000rad/s/s,速度可達800rpm,定位時間<80ms,1分鐘往返頻率可達700次以上，仍可保證目標位置定位

b.系統小型化

由于步進電機在低速的時候有較大的轉矩，與常規的伺服電機相比，在低速旋轉區可使用較大的連續轉矩，因此可實現系統尺寸的小型化

3.零速*停止運轉

由于步進電機停止時具有保持轉矩特性，不像伺服系統停止時還有微振動，因此可實現電機*停止運轉，以提高運動系統的重復定位精度

增加成本是否物有所值？

閉環步進系統雖然獲得了很多好處，但帶來了一點額外的成本。但是與其他閉環運動控制技術相比，即使增加了一點反饋裝置的成本，閉環步進伺服系統仍然是低成本的解決方案。為保證結果的性，付出這點額外的成本是值得的。在重要的應用場合一個錯誤所帶來的成本損失將遠遠高于反饋元件的成本。編碼器或旋轉變壓器的作用類似一種提前保險，能使我們確信步進電機工作在正確的位置。
 

零件的度與質量的提高源于閉環控制，其方法是在機器或運動系統中進行實際測量位置與理想位置的比較。如果兩者存在不一致，電機就會運動以補償任何失步。反饋裝置與閉環方法的成本與收益是否合理將取決于具體應用。要付出多少額外的成本取決于所要求的機器性能、生產效率、位置精度和所期望的零件質量。

被控過程中材料的價值也會影響成本的平衡。步進電機常被用于處理非常昂貴的材料，從電子元件到DNA樣本，為防止失效發生而增加一點額外的電機反饋成本也是值得的。

市場觀點：

普遍認為，步進伺服系統在成本、性能方面介于傳統開環步進與交流伺服兩者之間，無多大的市場價值可言。但是，我們認為，步進伺服系統的高性價比、小體積、高動態響應性的特點在短行程、高速正反轉的應用場合中具有*的*性，既可以滿足開環步進無法達到的性能要求，相比交流伺服系統具有小型化、低成本的優勢，尤其適合應用在半導體、紡織、醫療、數控行業中某些特殊要求的自動化設備中，因此具有廣闊的市場應用前景。