選擇步進(jìn)驅(qū)動器而不是伺服器具有某些優(yōu)點(diǎn)，即價(jià)格。在步進(jìn)者將完成這項(xiàng)工作的地方，請考慮使用一個(gè)

一.了解四個(gè)最常見的微步神話

誤區(qū) 1：高微步計(jì)數(shù)將導(dǎo)致該計(jì)數(shù)的步數(shù)均勻分布。

微步進(jìn)有利于平穩(wěn)的運(yùn)動。但是，對于這些微步進(jìn)，擁有256微步/步進(jìn)驅(qū)動器并不自動意味著您將從電機(jī)獲得256個(gè)均勻間隔的運(yùn)動增量。

誤區(qū)2：半步進(jìn)產(chǎn)生的扭矩比微步進(jìn)更大。

半步進(jìn)是正弦電流波形的原始近似值，而微步進(jìn)則產(chǎn)生與正弦驅(qū)動波形更好的近似值;曲線下的面積沒有顯著變化，因此扭矩是相同的。

誤區(qū)3：全步進(jìn)產(chǎn)生的扭矩大于半步進(jìn)。

在半步進(jìn)或微步進(jìn)配置中，兩個(gè)電機(jī)相位同時(shí)完全導(dǎo)通時(shí)，與每相運(yùn)行相同的最大電流相比，將產(chǎn)生更大的扭矩。然而，步進(jìn)電機(jī)受到發(fā)熱的限制。因此，以較高的峰值電流（乘以√2）運(yùn)行半步或微步進(jìn)波形可提供更平滑的運(yùn)動，其扭矩、加熱效果和功耗與全步進(jìn)模式相同。

誤區(qū)4：伺服驅(qū)動器比步進(jìn)器更好。

伺服驅(qū)動器將比步進(jìn)驅(qū)動器運(yùn)行更平穩(wěn)。然而，步進(jìn)器將完全遵循編程的軌跡，而伺服器不一定會這樣做，因?yàn)楦S誤差可能隨干擾而變化。

二.確定負(fù)載要求

首先，確定荷載類型。是慣性載荷還是摩擦載荷？如果純慣性，請使用某種類型的變速器將負(fù)載扭矩與電機(jī)扭矩相匹配。使用設(shè)備測量以所需速度和加速度移動負(fù)載所需的力。例如，您可以使用彈簧刻度測量線性軸上的力，或使用扭矩表測量旋轉(zhuǎn)力。

確定應(yīng)用電源電壓。然后在目標(biāo)工作速度下選擇至少兩倍于所需扭矩的步進(jìn)器，并使用額定電源電壓約為1/4的電機(jī)。接下來，查看獲得目標(biāo)電機(jī)扭矩所需的驅(qū)動器電流。根據(jù)該數(shù)字選擇步進(jìn)驅(qū)動器。

三.注意扭矩問題

扭矩通常是許多步進(jìn)相關(guān)問題的根源。兩種相對常見的情況包括：

轉(zhuǎn)速下扭矩不足：大多數(shù)步進(jìn)電機(jī)都是繞繞的，并構(gòu)建為在特定速度范圍內(nèi)以最佳水平運(yùn)行。如果在低速應(yīng)用中使用高速電機(jī)，您很可能會抽取大量動力，但電機(jī)仍然會由于缺乏扭矩而失速。在高速應(yīng)用中使用低速電機(jī)將產(chǎn)生類似的結(jié)果。

慣性不匹配：由于電機(jī)和負(fù)載之間的慣性不匹配，電機(jī)無法快速加速。關(guān)鍵是要選擇與負(fù)載尺寸緊密匹配的電機(jī)尺寸。否則，電機(jī)將很難加速沉重、不穩(wěn)定的負(fù)載，如果加速得太快，系統(tǒng)很容易失速。另一方面，如果連接到扭矩過大的電機(jī)，系統(tǒng)可能會產(chǎn)生共振并引起大聲的噪音，抖動運(yùn)動或不準(zhǔn)確的步進(jìn)。當(dāng)負(fù)載不夠重而無法考慮高扭矩電機(jī)時(shí)，一切都通過電機(jī)的共振被放大。

四.考慮電壓和電流需求

選擇步進(jìn)驅(qū)動器的一種簡單方法是尋找四件事 - 電壓，電流，微步進(jìn)和最大步進(jìn)脈沖速率。確保驅(qū)動器可以處理很寬的電流范圍，以便您可以在不同電壓水平下測試系統(tǒng)，以適合您的應(yīng)用。驅(qū)動器應(yīng)至少輸出電機(jī)額定電流的1.4倍。選擇具有多個(gè)步進(jìn)分辨率的驅(qū)動程序來測試不同的微步進(jìn)設(shè)置，以獲得最平滑的運(yùn)動。最后，確保駕駛員能夠接收到足夠的步進(jìn)脈沖，以所需的速度旋轉(zhuǎn)電機(jī)。有時(shí)，驅(qū)動程序僅限于10 kHz等小頻率。如果您希望使用1.8°步進(jìn)器在8×時(shí)也要微步，則每秒的最大轉(zhuǎn)數(shù)速度為10，000/（8× 200）= 6.25 rps。

五.施加正確的電壓

微步進(jìn)可以提高系統(tǒng)的分辨率，從而平滑旋轉(zhuǎn)并防止振動和噪音。但是，如果對PWM（脈寬調(diào)制）或斬波器驅(qū)動器施加不正確的電壓，則會出現(xiàn)問題。我們收到許多有關(guān)這些驅(qū)動程序的問題。例如，如果電機(jī)的額定電壓為5 V，許多用戶想知道為什么他們需要施加更大的電壓。他們還想知道為什么即使在更換為PWM/斬波器驅(qū)動器后，它們也不會獲得更高的性能。工程師在使用步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動器時(shí)，有時(shí)會忘記電機(jī)基本原理，如反電動勢和電氣時(shí)間常數(shù)。這導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器或驅(qū)動器和電機(jī)配置不正確，這些驅(qū)動器和電機(jī)在應(yīng)用中缺乏功率（電壓和/或電流）。

六.了解微步進(jìn)的目標(biāo)

當(dāng)工程師不了解微步進(jìn)的目的時(shí)，可能會出現(xiàn)許多問題。主要目的是通過平衡步進(jìn)的沖擊來提高電機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性，使操作更加可靠。通過錯誤地應(yīng)用微步進(jìn)，您實(shí)際上可以大大降低電機(jī)可以產(chǎn)生的可用扭矩。這通常需要一個(gè)比其他必要大得多的電機(jī)。那些不了解微步進(jìn)正確使用的人選擇不使用它，而是轉(zhuǎn)向基于伺服的系統(tǒng)，這增加了不必要的復(fù)雜性和成本。工程師有時(shí)也會完成機(jī)械設(shè)計(jì)，然后嘗試隱藏或抑制系統(tǒng)振動。當(dāng)工程師選擇不正確的步進(jìn)器時(shí)，電機(jī)將無法移動負(fù)載重量。選擇電機(jī)時(shí)，不僅要考慮負(fù)載重量，還要考慮機(jī)構(gòu)的摩擦特性。

七.正確匹配電機(jī)和驅(qū)動器

不要相信電機(jī)在與任何驅(qū)動器匹配時(shí)會達(dá)到數(shù)據(jù)表的額定速度和扭矩。與伺服器一樣，電機(jī)的失速扭矩、額定扭矩和額定速度都取決于驅(qū)動器和電機(jī)是否正確匹配，就像它們?nèi)Q于可用的電壓和電流一樣。

具有匹配驅(qū)動器的性能曲線（速度-扭矩曲線）是最可靠的參考。此外，請記住，電機(jī)的失速扭矩并不表示它在移動時(shí)可以產(chǎn)生的扭矩 - 特別是在以較高扭矩加速和減速時(shí)。

考慮使用軟件程序，根據(jù)可靠的速度-扭矩性能曲線正確調(diào)整電機(jī)和驅(qū)動器的尺寸。選擇與可用總線電壓匹配并具有所需功能的驅(qū)動器;然后使用匹配電機(jī)和驅(qū)動器的性能曲線，選擇提供所需性能曲線的電機(jī) （在機(jī)器的諧振頻率之外）。

八.大小合適

大小調(diào)整不當(dāng)會以多種方式表現(xiàn)出來。電機(jī)尺寸過小最多會導(dǎo)致過熱，不令人滿意的加速和減速以及性能不佳。在最壞的情況下，電機(jī)將失去脈沖，位置不正確，或在重負(fù)載或高加速或減速下完全失速。

電機(jī)尺寸過大將導(dǎo)致其運(yùn)行聲音更大，并產(chǎn)生更高的EMI/RFI。它還可能導(dǎo)致用戶在金錢以及面板空間或機(jī)器空間方面為電機(jī)和驅(qū)動器支付比必要更多的費(fèi)用。

適當(dāng)?shù)呢?fù)載-慣量與轉(zhuǎn)子-慣量匹配也至關(guān)重要，因?yàn)橄到y(tǒng)本質(zhì)上是開環(huán)的。即使在添加編碼器后，慣性失配也不能超過一個(gè)數(shù)量級。較大的不匹配將導(dǎo)致電機(jī)失去脈沖，錯過位置，消耗過多的電流，甚至失速。

提示7和8由科爾摩根的丹·沃爾克和李·斯蒂芬斯提供

九.了解失速條件

選擇錯誤的步進(jìn)驅(qū)動器可能會導(dǎo)致失速條件，這與轉(zhuǎn)子完全停止不同。電機(jī)實(shí)際上可能會落后幾根電機(jī)極，但會繼續(xù)移動負(fù)載，或者在某些情況下，如果命令對慣性負(fù)載來說太突然停止，則會發(fā)生超調(diào)。用作反饋設(shè)備的編碼器可以在命令移動完成后報(bào)告和/或糾正該情況，但它無法阻止它。即使使用編碼器，步進(jìn)器本質(zhì)上仍然是一個(gè)開環(huán)系統(tǒng)。

十.使用步進(jìn)器可以省錢，但要明智地去做

步進(jìn)驅(qū)動器始終提供最便宜的解決方案，因此請盡可能使用步進(jìn)驅(qū)動器。請記住以下主要考慮因素：首先，系統(tǒng)是否需要位置確認(rèn)？第二：錯誤的步進(jìn)驅(qū)動器會導(dǎo)致振鈴、共振和低速性能差。第三，在高速行駛時(shí)，步進(jìn)電機(jī)會發(fā)出嗚嗚聲。由于步進(jìn)驅(qū)動器具有高極數(shù)，因此在高速下磁滯和渦流損耗也很常見。由于這些原因，不建議在2，000rpm以上的連續(xù)操作中使用步進(jìn)器。最后，由于需要全電流來產(chǎn)生保持扭矩，步進(jìn)電機(jī)可能會在靜止時(shí)變熱。

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