你知道三種步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式的優(yōu)缺點(diǎn)嗎？
步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式有三種，但你知道其中的區(qū)別嗎？不知道？呵呵，我來帶你瞅一瞅。
眾所周知，步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)辦法有整步，半步，細(xì)分驅(qū)動(dòng)。三者既有差異又有聯(lián)絡(luò)，現(xiàn)在，市面上許多驅(qū)動(dòng)器支撐細(xì)分驅(qū)動(dòng)辦法。
我們都知道步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種把電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械角位移的操控電機(jī)，常作為數(shù)字操控體系中的履行元件。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向滾動(dòng)一個(gè)固定的視點(diǎn)（這個(gè)視點(diǎn)叫做歩距角）。
正常運(yùn)動(dòng)情況下，它每轉(zhuǎn)一周具有固定的步數(shù)；做接連步進(jìn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速與輸入脈沖的頻率堅(jiān)持嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)聯(lián)系，不受電壓動(dòng)搖和負(fù)載改變的影響。本文小編將帶領(lǐng)我們具體的了解步進(jìn)電機(jī)整步驅(qū)動(dòng)、半步驅(qū)動(dòng)、細(xì)分驅(qū)動(dòng)的工作原理及優(yōu)缺陷。
步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)辦法
如下圖是兩相步進(jìn)電機(jī)的內(nèi)部定子示意圖，為了使電機(jī)的轉(zhuǎn)子能夠接連、平穩(wěn)地滾動(dòng)，定子有必要發(fā)生一個(gè)接連、均勻的磁場(chǎng)。因?yàn)閺奈⒂^上看，電機(jī)轉(zhuǎn)子一直跟從電機(jī)定子組成的磁場(chǎng)方向。假如定子組成的磁場(chǎng)改變太快，轉(zhuǎn)子跟從不上，這時(shí)步進(jìn)電機(jī)就出現(xiàn)失步現(xiàn)象。
一文解析步進(jìn)電機(jī)三種驅(qū)動(dòng)辦法的優(yōu)缺陷
既然電機(jī)轉(zhuǎn)子是跟從電機(jī)定子磁場(chǎng)滾動(dòng)，而電機(jī)定子磁場(chǎng)的強(qiáng)度和方向是由定子組成電流決議且成正比。即只需操控電機(jī)的定子電流，則能夠達(dá)到驅(qū)動(dòng)電機(jī)的目的。下圖是兩相步進(jìn)電機(jī)的電流組成示意圖。其間Ia是由A-A`相發(fā)生，Ib是由B-B`相發(fā)生，它們兩個(gè)組成后發(fā)生的電流I就是電機(jī)定子的組成電流，它能夠代表電機(jī)定子發(fā)生磁場(chǎng)的巨細(xì)和方向。
一文解析步進(jìn)電機(jī)三種驅(qū)動(dòng)辦法的優(yōu)缺陷
根據(jù)以上步進(jìn)電機(jī)的布景描繪，關(guān)于步進(jìn)電機(jī)的整步、半步、細(xì)分的三種驅(qū)動(dòng)辦法，都會(huì)是同一種辦法，僅僅電流把一個(gè)圓（360°）切割的粗細(xì)程度不同。
1、整步驅(qū)動(dòng)
關(guān)于整步驅(qū)動(dòng)辦法，電機(jī)是走一個(gè)整步，如關(guān)于一個(gè)步進(jìn)角是3.6°的步進(jìn)電機(jī)，整步驅(qū)動(dòng)是每走一步是走3.6°。
下圖是整步驅(qū)動(dòng)辦法中，電機(jī)定子的電流次序示意圖：
由上圖可知，整步驅(qū)動(dòng)每一時(shí)間只要一個(gè)相通電，所以這種驅(qū)動(dòng)辦法的驅(qū)動(dòng)電路能夠是很簡(jiǎn)略，程序代碼也是相對(duì)簡(jiǎn)略完成，且由上圖能夠得到電機(jī)整步驅(qū)動(dòng)相序如下：
BB’→A’A→B’B→AA’→BB’
下圖是這種驅(qū)動(dòng)辦法的電流矢量切割圖：
一文解析步進(jìn)電機(jī)三種驅(qū)動(dòng)辦法的優(yōu)缺陷
可見，整步驅(qū)動(dòng)辦法的電流矢量把一個(gè)圓均勻切割成四份。
下圖是整步驅(qū)動(dòng)辦法的A、B相的電流I vs T圖：
一文解析步進(jìn)電機(jī)三種驅(qū)動(dòng)辦法的優(yōu)缺陷
總結(jié)：
能夠看出，整步驅(qū)動(dòng)的缺陷：描出的正弦波是粗糙的。運(yùn)用這種辦法驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，低速時(shí)電時(shí)機(jī)顫動(dòng)，噪聲會(huì)比較大。可是，這種驅(qū)動(dòng)辦法的長(zhǎng)處：不管在硬件或軟件上都是相對(duì)簡(jiǎn)略，從而驅(qū)動(dòng)器制作本錢簡(jiǎn)略得到操控。
2、半步驅(qū)動(dòng)
關(guān)于半步驅(qū)動(dòng)辦法，電機(jī)是走一個(gè)半步，如關(guān)于一個(gè)步進(jìn)角是3.6°的步進(jìn)電機(jī)，半步驅(qū)動(dòng)是每走一步，是走1.8°（3.6°/2）。
下圖是半步驅(qū)動(dòng)辦法中，電機(jī)定子的電流次第示意圖：
一文解析步進(jìn)電機(jī)三種驅(qū)動(dòng)辦法的優(yōu)缺陷
由上圖可見，半步驅(qū)動(dòng)辦法的比整步驅(qū)動(dòng)辦法相對(duì)雜亂一些，在同一時(shí)間，可能兩個(gè)相都需求被通電，假如要求電機(jī)滾動(dòng)的力矩平穩(wěn)，則需求在兩相一起通電時(shí)，通電電流應(yīng)該為單相通電電流的sin（45°），即√2/2。當(dāng)然，能夠直接通以和單相通電流持平的電流，結(jié)果是電機(jī)滾動(dòng)進(jìn)程中的力矩不穩(wěn)定，但它帶來的優(yōu)點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)電路或軟件編寫的簡(jiǎn)化。
以下是這種的驅(qū)動(dòng)辦法的驅(qū)動(dòng)相序：
BB’→BB’ A’A→A’A→B’B A’A→ B’B→B’B AA’→AA’→ AA’ BB’
假如需求回轉(zhuǎn)，只需按以上相序的逆向進(jìn)行通電即可。
當(dāng)按以上相序?qū)﹄姍C(jī)通電，發(fā)生的電流矢量則能夠把一個(gè)圓切割成8份，如下圖所示：
半步驅(qū)動(dòng)一方面使電機(jī)的步進(jìn)分辨率進(jìn)步了一倍，且電機(jī)工作會(huì)更為平穩(wěn)。
比照地，半步驅(qū)動(dòng)辦法的兩相電流圖如下圖所示：
一文解析步進(jìn)電機(jī)三種驅(qū)動(dòng)辦法的優(yōu)缺陷
總結(jié)：
由上圖看出，半步驅(qū)動(dòng)辦法的長(zhǎng)處：描出的正弦波較之整步驅(qū)動(dòng)辦法，有了改觀，進(jìn)步了精度。這樣的優(yōu)點(diǎn)是在無需更改電機(jī)的情況下，電機(jī)的步進(jìn)角分辨率進(jìn)步了一倍，且電機(jī)工作相對(duì)安靜一些。
3、細(xì)分驅(qū)動(dòng)
如下圖，能夠看出某種規(guī)則：
一文解析步進(jìn)電機(jī)三種驅(qū)動(dòng)辦法的優(yōu)缺陷
看上圖，電流矢量切割圓越來越稠密，如上圖的c。這是4細(xì)分驅(qū)動(dòng)的切割圖，從微觀上可幻想，電機(jī)轉(zhuǎn)子走一步的視點(diǎn)將會(huì)隨著細(xì)分?jǐn)?shù)的添加而減小，電機(jī)滾動(dòng)也越來越平穩(wěn)、安靜。從某種意義上，整步和半步驅(qū)動(dòng)也是細(xì)分驅(qū)動(dòng)的相同，它們的聯(lián)系就如正方形和長(zhǎng)方形的聯(lián)系。
一文解析步進(jìn)電機(jī)三種驅(qū)動(dòng)辦法的優(yōu)缺陷
上圖是4細(xì)分驅(qū)動(dòng)辦法的兩相電流圖，由圖看出，這時(shí)每相電流的曲線較半步驅(qū)動(dòng)時(shí)的電流曲線愈加細(xì)膩。
電流細(xì)分是細(xì)分驅(qū)動(dòng)的其間一種辦法，恒流的完成常用斬波驅(qū)動(dòng)，給定的電流是以正弦波散布。另一種為電壓細(xì)分，這種辦法是比正弦波的電壓驅(qū)動(dòng)電機(jī)的線圈，能夠不需求反應(yīng)地完成電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)，可是因?yàn)殡姍C(jī)的反電勢(shì)等的作用，正弦波電壓驅(qū)動(dòng)并不能發(fā)生正弦波的電流，作用沒有電流細(xì)分好，可是它的驅(qū)動(dòng)電路相對(duì)簡(jiǎn)略。
總結(jié)：
細(xì)分能夠進(jìn)步電機(jī)的步進(jìn)角分辨率，可是，這并不是細(xì)分驅(qū)動(dòng)的初衷，而是為了減緩步進(jìn)電機(jī)工作進(jìn)程的轟動(dòng)和噪聲，使電機(jī)的力矩輸出更平穩(wěn)。這有點(diǎn)像數(shù)碼相機(jī)的光學(xué)變焦和數(shù)字變焦的聯(lián)系，進(jìn)步步進(jìn)體系分辨率最好依托電機(jī)自身和機(jī)械結(jié)構(gòu)。
在工程使用中，電機(jī)的細(xì)分?jǐn)?shù)可能不同，在低速時(shí)，可增大細(xì)分?jǐn)?shù)，當(dāng)速度添加時(shí)，減少細(xì)分?jǐn)?shù)。
