什么情况下步进电机需要配合编码器使用？编码器如何安装？

什么情况下步进电机需要配合编码器使用？编码器如何安装？

许多Hengstler编码器客户询问在步进电机上是否需要安装亨士乐编码器来配合使用。西安德伍拓的技术人员在这里做简单的介绍。有关详细信息，请咨询德伍拓工程师为您提供详细的解决方案。

步进电机的工作原理

当电流流过定子绕组时，定子绕组产生矢量磁场。磁场使转子以某个角度旋转，因此一对转子磁场的方向与定子磁场的方向一致。定子的矢量磁场以某个角度旋转时。转子也会和这个磁场以某个角度旋转。每次输入电脉冲时，电机以一个角度旋转，前进一步。它产生的角位移与输入脉冲的数量成正比，转速与脉冲的频率成正比。更改绕组接通的顺序时，电机会反转。因此，步进电机的旋转可以通过控制电机各相绕组的脉冲数、频率和导通顺序来控制。

我们通常看到的所有类型的电机，内部都有铁心和绕组线圈。绕组有电阻，通电会产生损耗。损耗与电阻和电流的平方成正比。这是我们常常称之为铜损的东西。如果电流不是标准直流或正弦波，也会产生谐波损耗，铁芯有滞后现象。涡流的影响也会引起交变磁场的损失，其大小与材料、电流、频率和电压有关，称为铁的损失。

铜和铁的损失表现为热量，影响电机的效率。步进电机一般追求定位精度和扭矩输出。效率比较低，电流一般比较大，谐波成分变高。交流的频率也会根据速度而变化，因此步进电机通常有加热条件和更常见的情况。交流电机很严重。

Hengstler编码器用于步进电机需要闭环时。除此之外的情况下没有必要。注：闭环是指检测步进电机的实际旋转角度。

3个步进电机电路图

电路图1：



安装编码器的目的是防止电机失去步进或其他现象，如何安装编码器来实现此效果？步进电机不能实时响应，也有加减速功能，所以安装亨士乐编码器有点不行。

图中的RL1到RL4 3是绕组的内阻，50Ω电阻是外阻，起到电流限制器的作用，也是改善环路时间常数的组件。D1～D4为自由轮二极管，因此电机绕组产生的反电动势会被自由轮二极管（D1～D4）衰减，保护TIP122功率管不受损伤。

200μ将F的电容器与外部的50Ω电阻并联连接，可以改善注入步进电机绕组的电流脉冲边界，改善步进电机的高频性能。与自由轮二极管串联连接的200Ω电阻可缩短环路放电时间常数，使绕组电流脉冲下降沿陡峭，缩短电流衰减时间。这样也能提高高频性能。

电路图2：



双极型步进电机的驱动电路如图所示。它使用八个晶体管驱动两组相。双极驱动电路可同时驱动4线式或6线式步进电机。4线式电机只能使用双极驱动电路，但可以大幅降低生产应用的成本。双极型步进电机驱动器电路的晶体管数是单极驱动器电路的2倍。通常，下侧的4个晶体管由微控制器直接驱动，上侧的晶体管需要电路成本高的上表面控制。双极驱动电路的晶体管只需运送电机电压就可以了，所以不需要像单极驱动电路那样的箝位电路。



虽然步进电机不能直接连接到电源频率AC或直流电源上运行，但必须使用由脉冲生成控制单元、功率驱动单元和保护单元组成的专用步进电机驱动器，如图2所示。图中虚线分隔的2个单元可通过微机控制实现。驱动单元直接连接到步进电机，也可以理解为步进电机微机控制器的电源接口。

电路图3：



图8是由L297（环形分配器专用芯片）和L298构成的具有恒流斩波功能的步进电机驱动系统。

步进电机安装有编码器吗？

步进电机没有编码器。如果想在步进电机中安装编码器，可以延长步进电机的双轴，在后轴上安装编码器。

步进电机是执行元素，编码器属于反馈系统。编码器与步进电机一起使用，其动作由PLC控制。根据原理，PLC向步进电机发送脉冲命令，驱动器将对应的电流提供给步进电机进行动作。编码器检测到步进电机在到达位置旋转时，会向PLC返回信号，并安装PLC。反馈信号停止向步进驱动器发送脉冲信号。如果步进电机n没有电流供给，当然会立即停止动作。（伺服电机就是这样的装置）实际上编码器将当前位置持续反馈给PLC，PLC将反馈值与目标值进行比较，以调整转子的旋转角。

当然要定期停机吗？这是停机后希望的位置吗？这取决于电机是否配备了制动装置？当然，低速运行时，可以满足一般的电源精度。

另一种是预先计算步进电机供电所需的脉冲数，当使用PLC编程执行该数目的脉冲时，步进电机停止，编码器此时返回电机位置，并进行半闭环控制。此外，在高速定位的情况下，PLC程序可设定电机，使其在靠近位置时减速进行进给，因此可满足定位精度。

步进电机如何安装编码器？

步进和编码有点无味，浪费资源。如果步进电机不能实时响应，则需要加速和减速过程。

示例：使用带有谐波换能器的东方步进电机。减速比为100:1，步进角为0.0072°。安装编码器以避免步骤丢失等。方法包括：。

A：原则上，也可以在母螺钉的一端安装电机，另一端安装编码器。但是，这可能会受到再生器精度的影响，导致丢失步骤的判断出现错误。建议在双输出轴电机上安装编码器。如果在电机背面安装Hengstler编码器，则伺服执行该操作（无双输出轴），除非出于特殊目的或条件使用。通常，只需处理2500行就足够了，因为行数太多，所以会浪费。

另外，编码器的分辨率与步进电机基本相同。如果驱动程序的细化非常高，只是想检测是否存在运动损耗，编码器的分辨率必须与细化前的分辨率相同或略高。

步进电机安装编码器的意义

步进电机是一种可以精确控制的设备，但它是开环的，需要安装编码器才能实现闭环反馈控制。步进电机为动态速度控制，可偏离旋转或移动的步长和速度进行测量。对于此语句，编辑认为编码器必须在第一个开环检查点获得闭环反馈。这是因为编辑自己在使用。由于不是步进电机的电机线连接不好，步进电机可能无法正常工作。第二点，通过控制步进电机的脉冲频率可以进行速度调整，所以步进电机的速度控制不太需要，我认为不需要使用外部返回。

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