步进电机是固有的开环设备,能够精确移动而无需反馈关于电机位置。但是在某些应用中使用步进电机的缺点是,如果步骤丢失(或获得),系统无法检测到这一点。由此产生的差异实际的电机的位置和它的位置应该根据命令步骤的数量,可以导致制造或装配中的错误,与机器的其他部分碰撞,甚至是人员的安全危险。
要解决丢失(或获得)步骤的潜在问题 - 并且在某些情况下,改善电机性能的其他方面,例如扭矩输送和效率 - 几个闭环步进控制已经开发了方法。有时称为伺服步进器,这些闭环控制方法已被广泛推出,作为更小型伺服系统的替代方案,以及用于许多开环步进应用的更好的选择。
然而,尽管闭环控制方法的好处,但传统的开环控制继续支配步进电机应用。在这里,我们查看开环步进控制最有意义的一些应用要求。
可预测,稳定的负载
在步进电机应用中,如果操作边界 - 由电机的定义扭矩速度曲线- 超出,电机可以丢失步骤或摊位。虽然停滞的电机可能会破坏制造或装配过程,但丢失的步骤可能是特别有害的,因为开环控制系统无法检测到该步骤丢失。这就是为什么许多步进电机超过应用程序定义的操作参数的原因 - 在不可预见的运行条件的情况下提供一些安全性或扭矩余量。但是当应用程序定义很明确时,具有可预测的载荷,不经历显着的变化,可以在开环控制下提供适当大小的步进电机提供非常准确,可靠的定位。
低速高扭矩
当电机处于静止状态时,步进电机产生最大扭矩,并继续在高达1000或1200rpm的速度下提供非常高的扭矩。另一方面,伺服电机通常需要齿轮箱来乘以扭矩并降低电动机的速度。但是通过引入间隙和符合性,添加变速箱可降低系统僵硬。由于步进电机不需要机械传动装置以低速产生高扭矩,因此它们在整个系统的整体系统刚度下也具有优势。
保持一个固定位置的负载
因为它们在静止时产生完全扭矩,所以步进电机能够载有载荷,即使对抗外力。这在处理应用中特别有用,其中负载保持静止,而在等待下一个移动时执行一些操作 - 例如组装或加工。闭环系统也可以保持负载,但由于它们在命令和实际位置之间的任何误差不断校正,因此负载永远不会真正静止,因为电机连续地“狩猎”的命令位置。因为没有反馈回路来强制位置校正,所以具有开环控制的步进电机能够在不打猎的情况下以精确的位置保持负载。
需要速度(控制)
开环步进电机的旋转速度由输送到电动机的脉冲频率确定,使步进电机非常紧密。并且电机对速度变化的响应(提供电压频率的变化)实际上是瞬间的,因为没有反馈回路来引入处理延迟。
简单的集成
如果没有反馈所需的额外硬件 - 特别是传感器或编码器和相关布线 - 开环步进电机系统的上部成本本身低于闭环步进或伺服系统。开环步进控制器还提供成本节省,因为它的简单集成,无需参数化和控制循环调谐。
虽然闭环控制方法可以使步进电机用于先前保留用于伺服系统的应用的有吸引力的选择,在许多情况下,闭环或开环步进电机控制之间的选择仍然降低到简单性和成本。