通过微步进优化步进电机

微步进可提高步进电机应用的精度、扭矩、能源效率和平滑度,同时减少步进损耗、振动和噪声。步进电机驱动器可通过将全步细分成更小的微步,以便使用正弦电流波形进行控制,从而实现极高精度和平滑度的运动。ADI Trinamic™ 技术将每一个全步细分成最多 256 个微步,让数字信息转化为平滑的物理运动。由此产生的电流控制方案可减少噪声和振动,同时提高可实现的扭矩和精度。

步进电机的工作原理

步进电机是耐用型开环电机,与其他电机相比具有多方面的优势:它们在低速和静止状态时具有高扭矩;它们的边际定位误差不会累积;它们对启动/停止响应出色;它们具有成本效益且易于使用。当需要精确可靠的开环定位时,步进电机就是优先选择。步进电机的工作原理是通过电机线圈发送电流,产生电磁场,迫使磁性转子进入所需位置。这可以使用附加电流状态,以全步、半步或更小的微步来完成。

Basic Stepper Motor

微步进误差

Mass Spring System

从机械角度来说,步进电机类似于质点弹簧系统。从一个位置移动到另一个位置时,转子不会立即找到正确的位置。它会超出目标位置并围绕目标位置振荡,最后停留在目标位置。就像质点弹簧系统一样,从一个位置到下一位置的差距越大,振荡就越强。

微步进旨在以正弦电流波形驱动电机。这意味着定子线圈不是使用全电流或零电流供电,而是使用在四个全步进上近似完整正弦波形的中间电流水平供电。这会将永磁体转子定位在两个后续全步进之间的中间位置。微步进还支持定制电流波形以适应步进电机的物理特性或应用场景。最大微步进分辨率由驱动器电子设备的 A/D 和 D/A 功能定义。

为了适应混合步进电机,ADI Trinamic 256× 微步进技术每完整旋转 360° 可产生 51,200 个微步。每次完整旋转的精度高达 0.00703125°。

Microstep Interpolator Graph
全步进的示波器截图
Oscilloscope shot of fullstepping
微步进的示波器截图
CSM-TR-2

利用 ADI 的微步进内插器使系统保持同步

集成到 ADI Trinamic cDriver™ 产品中的运动控制器利用微步技术,与提供 256 微步分辨率的运动控制 IC 和驱动器 IC 一样。实际上,微步进是所有 ADI Trinamic 产品的标准功能,但市场上并非每个运动控制系统都提供如此高的步进分辨率。ADI Trinamic MicroPlyer™ 内插器在步进脉冲之间添加电流步进,同时保持定位和速度。这使任何电机控制系统都能以 256 微步分辨率运行,从而提供行业领先的步进电机控制,而无需进行完整的系统升级。