步进电机步距角度精度的测量

角度测量法

步进电机用作位置定位控制时,前述的静态转矩特性为最重要的特性。步进电机的角度精度,能用高分辨率的编码器通过连轴器(使转动时不会发生旋转位移现象)直接连接,角度作为数字,读入计数器,用计算机进行计算。结果通过打印机或X-Y绘图仪等设备输出,作为电机的评价资料。

下图为功能框图,与步进电机安装编码器图。

步距角测量功能及步进电机安装编码器

步距角精度测量法

位置精度:转子的任意点作为出发点,由此每一步测量一次,电机连续旋转一圈,求转子的实际位置与理论位置的差。用正最大值与负最大值范围表的误差,称为位置误差(position),用基本步距角的百分率(%)来表示。下表表示静止角度误差:

静止角度误差

下图表示误差与位置精度:

误差表示与位置精度

上图中,若正的最大误差为Δθ1,负的最大误差为Δθ4,则位置精度PA由下式表示:

位置精度PA公式

步距角精度:转子从任意一点出发,连续运行时,求出各步进角度的实测角度与理论上的步进角度之差,用理论步距角的百分率(%)表示,称为步距角精度,以1圈中的(+)侧与(一)侧的最大值表示。

步距角误差公式

上式可有下表表示:

步距角度及其误差表

即上式的第一项为步距角理论值,(θmm-1)=θs。第二项为静止角度(位置)误差的相邻误差,变成步距角误差。步距角误差取(+)或(-)值,(+)或(-)的最大值与步距角之比的百分数(%)称为步距角精度。(表1)的步距角精度SA用下式描述:

步距角精度SA公式

滞环误差:转子由任意点正转1圈后,再反向旋转一圈返回原点,各测量位置的偏差角中取最大值,称为滞环误差。上“误差的表示与位置精度图”中的H即为滞环误差。

实际的角度精度

各相位置定位角度精度

上图表示两相HB型1.8°步进电机的2相激磁角度精度。有每4步进精度的描述,即各相位置定位如下图所示。

相同激磁下不同相分别的角度精度

上图的角度误差有4步进的周期性,其是由步进电机绕组相间磁阻偏差大所造成的。分别取出4组来看,如图中所示。并非全步进位置决定定位,如果容许分辨率低,釆用每隔4步进的位置定位,位置精度改善1/4。每隔2步进精度会提高,这也是位置精度改善的对策。

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