如何控制步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)更精確的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)？
步進(jìn)電機(jī)可用于各種應(yīng)用，特別是在機(jī)器人領(lǐng)域。由于步進(jìn)電機(jī)在精確定位和可靠的重復(fù)運(yùn)動(dòng)方面表現(xiàn)出色，因此非常適合需要長(zhǎng)序列快速、準(zhǔn)確運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用?？刂撇竭M(jìn)電機(jī)的基本方法是以正確的順序?yàn)辇X輪周?chē)木€圈通電和斷電。改變線圈激活的順序和時(shí)間是工程師根據(jù)其應(yīng)用需求定制步進(jìn)電機(jī)操作的方式。流向步進(jìn)電機(jī)的電流變化會(huì)產(chǎn)生極其細(xì)微和精確的定位差異。
步進(jìn)電機(jī)的精度取決于它的步數(shù)——也就是說(shuō)，它在一個(gè)完整的旋轉(zhuǎn)周期中占據(jù)的不同位置的數(shù)量。步數(shù)更多的步進(jìn)電機(jī)將更能夠產(chǎn)生更精確的定位差異。步進(jìn)電機(jī)可以達(dá)到的精度水平稱(chēng)為電機(jī)的分辨率。
步進(jìn)電機(jī)控制的主要模式有：
1、波浪驅(qū)動(dòng)/單相：一個(gè)線圈按順序一次激活。這是步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的最基本模式，產(chǎn)生的分辨率最低。
2、全步：兩個(gè)線圈依次同時(shí)被激活，所以轉(zhuǎn)子的極位置實(shí)際上是在每個(gè)線圈之間。這種模式對(duì)于提高電機(jī)的扭矩和速度很有用，但它不會(huì)增加電機(jī)的分辨率，因?yàn)樗匀痪哂邢嗤牟綌?shù)。
3、半步：激活一個(gè)線圈，然后在下一步同時(shí)激活兩個(gè)線圈。因此，轉(zhuǎn)子一次移動(dòng)半步，從一個(gè)線圈處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)的直接對(duì)準(zhǔn)位置移動(dòng)到兩個(gè)線圈處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)的分開(kāi)對(duì)準(zhǔn)。這種模式實(shí)際上為電機(jī)的旋轉(zhuǎn)增加了額外的步數(shù)，因此它大大提高了分辨率。
4、微步：使用一系列正弦波脈沖激活線圈，這些脈沖以極小的步長(zhǎng)移動(dòng)轉(zhuǎn)子。由于能夠?qū)⑥D(zhuǎn)子的全步循環(huán)細(xì)分為最多256步，因此此方法可產(chǎn)生此處列出的所有方法中最高分辨率的方法。微步進(jìn)還可以非常平穩(wěn)和一致地移動(dòng)轉(zhuǎn)子，這有助于減少電機(jī)部件的振動(dòng)、噪音和磨損。
由于這些優(yōu)點(diǎn)，微步進(jìn)是當(dāng)今應(yīng)用中步進(jìn)電機(jī)最常見(jiàn)的激活方式。增加線圈數(shù)和磁極數(shù)也可以提高步進(jìn)電機(jī)的分辨率。專(zhuān)業(yè)工程師使用的步進(jìn)電機(jī)大多有大量的線圈，在微步之前可以提供200步左右?？傊?，這些選項(xiàng)為使用步進(jìn)電機(jī)的工程師提供了許多不同的選擇，以提高電機(jī)分辨率的精度。
每個(gè)步進(jìn)電機(jī)都由驅(qū)動(dòng)電路控制，驅(qū)動(dòng)電路將電流傳輸?shù)骄€圈以激活它們。因?yàn)榭刂撇竭M(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)的整個(gè)機(jī)制是從電機(jī)控制器開(kāi)始的，所以根據(jù)最佳實(shí)踐仔細(xì)設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)的控制是非常重要的。下一節(jié)我們就來(lái)快速看一下設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路時(shí)需要知道的基礎(chǔ)知識(shí)。
