步進(jìn)電機(jī)因其高分辨率、精確定位、較小的控制電子設(shè)備和低成本而廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化領(lǐng)域。作為開環(huán)系統(tǒng)，傳統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)無(wú)需傳感器將信息反饋給控制器；然而，步進(jìn)電機(jī)的開環(huán)配置存在挑戰(zhàn)。

雖然在具有明確定義的負(fù)載、重復(fù)運(yùn)動(dòng)和較低速度的應(yīng)用中表現(xiàn)出色，但當(dāng)應(yīng)用中需要太多扭矩時(shí)，步進(jìn)電機(jī)可能會(huì)停轉(zhuǎn)。當(dāng)電機(jī)在成功移動(dòng)到其終點(diǎn)時(shí)短暫停止時(shí)會(huì)發(fā)生失速。由于電機(jī)是開環(huán)的，為電機(jī)供電的驅(qū)動(dòng)器、控制器不知道停轉(zhuǎn)，系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行，就好像電機(jī)成功完成了移動(dòng)一樣。通過(guò)向系統(tǒng)添加編碼器，可以避免這種潛在問(wèn)題以及步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)的其他傳統(tǒng)限制。帶編碼器的步進(jìn)電機(jī)更加堅(jiān)固，并且能夠在工業(yè)環(huán)境中表現(xiàn)更好。

使用編碼器提高步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)性能

在步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)中添加編碼器增加了通過(guò)向驅(qū)動(dòng)器提供反饋來(lái)檢測(cè)甚至防止失速的功能。根據(jù)操作員對(duì)控制器的編程方式，編碼器反饋可以驗(yàn)證電機(jī)位置、立即檢測(cè)電機(jī)堵轉(zhuǎn)、防止電機(jī)堵轉(zhuǎn)并創(chuàng)建閉環(huán)伺服系統(tǒng)。

1、位置驗(yàn)證：當(dāng)超出其限制時(shí)，步進(jìn)電機(jī)將在到達(dá)端點(diǎn)之前停轉(zhuǎn)。此事件通常發(fā)生在電機(jī)未充分指定用于高循環(huán)應(yīng)用時(shí)。帶編碼器的步進(jìn)電機(jī)可以在運(yùn)動(dòng)曲線結(jié)束時(shí)提供位置反饋，指示步進(jìn)電機(jī)在到達(dá)結(jié)束位置之前是否停止?？刂破鲗⒍x實(shí)際電機(jī)位置的編碼器計(jì)數(shù)與移動(dòng)結(jié)束時(shí)的目標(biāo)電機(jī)位置進(jìn)行比較，以確定是否存在差異。如果編碼器計(jì)數(shù)與實(shí)際電機(jī)位置不匹配，則會(huì)計(jì)算并執(zhí)行修正移動(dòng)或運(yùn)動(dòng)曲線。

帶編碼器的步進(jìn)電機(jī)

位置驗(yàn)證使用簡(jiǎn)單的算法，并使用基本的控制器或微處理器進(jìn)行；但是，此功能需要等待運(yùn)動(dòng)曲線完成才能進(jìn)行計(jì)算和修正。因此，操作員可能需要等待很長(zhǎng)時(shí)間才能執(zhí)行糾正措施。位置驗(yàn)證非常適合低周期和小批量應(yīng)用，例如在測(cè)試或?qū)嶒?yàn)室環(huán)境中，或在周期時(shí)間不成問(wèn)題的手動(dòng)流程操作中。

2、失速檢測(cè)：一旦發(fā)生電機(jī)失速，失速檢測(cè)就會(huì)通知系統(tǒng)、機(jī)器，從而消除電機(jī)是否到達(dá)其目標(biāo)位置的不確定性。一種比位置驗(yàn)證更高級(jí)的功能，失速檢測(cè)使控制器能夠連續(xù)比較編碼器計(jì)數(shù)和目標(biāo)電機(jī)位置的寄存器，而不僅僅是在移動(dòng)結(jié)束時(shí)進(jìn)行比較。比較在后臺(tái)連續(xù)運(yùn)行。因此，無(wú)需等待電機(jī)完成空循環(huán)即可立即檢測(cè)到堵轉(zhuǎn)情況，因此可以更快地執(zhí)行糾正措施。

在檢測(cè)到失速時(shí)，控制器還可以向更高級(jí)別的 PLC、PC 或 HMI 發(fā)出警報(bào)，以避免整體機(jī)器功能中斷，或請(qǐng)求人工操作員干預(yù)。一旦控制器檢測(cè)到移動(dòng)配置文件中的問(wèn)題，它就會(huì)觸發(fā)糾正措施。失速檢測(cè)更適用于時(shí)間敏感的應(yīng)用程序或周期時(shí)間很重要的情況。它是工業(yè)解決方案的較低功能級(jí)別。

3、失速預(yù)防：雖然大大增加了系統(tǒng)功能，但失速檢測(cè)并不能本質(zhì)上提高步進(jìn)電機(jī)的性能；它仍然需要操作員執(zhí)行糾正移動(dòng)并將軸重新參考到原始位置。另一方面，失速預(yù)防可動(dòng)態(tài)自動(dòng)調(diào)整運(yùn)動(dòng)曲線以防止失速，使電機(jī)能夠以恒定扭矩運(yùn)行，從而在不失速的情況下進(jìn)入準(zhǔn)確的終端位置。控制器直觀地調(diào)整電機(jī)速度，其中扭矩足以保持電機(jī)運(yùn)動(dòng)并消除實(shí)際編碼器計(jì)數(shù)和目標(biāo)電機(jī)位置之間的滯后。這樣，步進(jìn)電機(jī)繼續(xù)運(yùn)行，盡管較大速度降低。

帶編碼器的步進(jìn)電機(jī)

減速的幅度與電機(jī)可用扭矩和運(yùn)動(dòng)曲線所需扭矩的差異直接相關(guān)。在許多情況下，速度的變化將非常小或用戶察覺(jué)不到。當(dāng)電機(jī)完成一個(gè)運(yùn)動(dòng)曲線并成功到達(dá)目標(biāo)終點(diǎn)位置時(shí)，權(quán)衡是增加了整體運(yùn)動(dòng)時(shí)間。

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