步進(jìn)電機(jī)有一個(gè)技術(shù)參數(shù)：空載啟動(dòng)頻率，即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟動(dòng)的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機(jī)不能正常啟動(dòng)，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的情況下，啟動(dòng)頻率應(yīng)更低。如果要使電機(jī)達(dá)到高速轉(zhuǎn)動(dòng)，脈沖頻率應(yīng)該有加速過程，即啟動(dòng)頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機(jī)轉(zhuǎn)速從低速升到高速）。
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2. 步進(jìn)電機(jī)失步和越步問題及解決方法
步進(jìn)電機(jī)中產(chǎn)生的同步力矩?zé)o法使轉(zhuǎn)子速度跟隨定子磁場的旋轉(zhuǎn)速度，從而引起失步。失步產(chǎn)生的主要原因及解決方法： ①步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩不足，拖動(dòng)能力不夠，當(dāng)驅(qū)動(dòng)脈沖頻率達(dá)到某臨界值開始失步。由于步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)輸出轉(zhuǎn)矩隨著連續(xù)運(yùn)行頻率的上升而降低，因而凡是比該頻率高的工作頻率都將產(chǎn)生失步。 有3種解決方法：可使步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩增大，為此可在額定電流范圍內(nèi)適當(dāng)加大驅(qū)動(dòng)電流；在高頻范圍轉(zhuǎn)矩不足時(shí)，適當(dāng)提高驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)電壓；改用轉(zhuǎn)矩大的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等，也可使步進(jìn)電機(jī)需要克服的轉(zhuǎn)矩減小，為此可適當(dāng)降低電機(jī)運(yùn)行頻率，以便提高電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。 ②步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)失步。由于步進(jìn)電機(jī)自身及所帶負(fù)載存在慣性，當(dāng)加速時(shí)間過短時(shí)會(huì)出現(xiàn)這一現(xiàn)象。應(yīng)該設(shè)置合理的加速時(shí)間，使電機(jī)從低速度平穩(wěn)上升到某個(gè)速度。 ③ 步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生共振也是引起失步的一個(gè)原因。步進(jìn)電機(jī)處于連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如果控制脈沖的頻率等于步進(jìn)電機(jī)的固有頻率，將產(chǎn)生共振。在一個(gè)控制脈沖周期內(nèi)，振動(dòng)尚未得到充分衰減，下一個(gè)脈沖就已來到，因而在共振頻率附近動(dòng)態(tài)誤差最大并導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)失步。解決方法：減小步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流；采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)方法和阻尼方法。 轉(zhuǎn)子在步進(jìn)過程中獲得過多的能量時(shí)，轉(zhuǎn)子的平均速度會(huì)高于定子磁場的平均旋轉(zhuǎn)速度，使得步進(jìn)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的輸出轉(zhuǎn)矩增大，從而使步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生越步。 當(dāng)步進(jìn)電機(jī)存在越步時(shí)，可減小步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流，以便降低步進(jìn)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩或使減速時(shí)間加長。
3試驗(yàn)結(jié)果 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該保證芯片邏輯電壓低于驅(qū)動(dòng)電壓，否則芯片不能正常工作；在選取NFA、NFB檢流電阻時(shí)應(yīng)選功率不小于2 W的無感電阻；對電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源及驅(qū)動(dòng)輸出連線和地的印制板布線，應(yīng)保證能穩(wěn)定通過3 A電流；電源入口加熔斷器保護(hù)驅(qū)動(dòng)電路，以免電機(jī)的電流過大燒毀電路板。設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用于雕刻機(jī)X、Y、Z三軸步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，經(jīng)過試驗(yàn)，雕刻的樣品如圖4所示。從最終結(jié)果看，精度滿足目標(biāo)要求。
什么是驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分？什么是運(yùn)行拍數(shù)？步距角如何計(jì)算？
要了解“細(xì)分”，先要弄清“步距角”這個(gè)概念：它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)步進(jìn)脈沖信號，電機(jī)所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。電機(jī)出廠時(shí)給出了一個(gè)步距角的值，如86BYG250A型電機(jī)給出的值為0.9°/1.8°（表示半步工作時(shí)為0.9°、整步工作時(shí)為1.8°），這個(gè)步距角可以稱之為‘電機(jī)固有步距角’，它不一定是電機(jī)實(shí)際工作時(shí)的真正步距角，真正的步距角和驅(qū)動(dòng)器有關(guān)，參見下表（以86BYG250A電機(jī)為例）：
電機(jī)固有步距角 運(yùn)行拍數(shù) 細(xì)分?jǐn)?shù) 電機(jī)運(yùn)行時(shí)的真正步距角
0.9°/1.8° 8 驅(qū)動(dòng)器工作在2細(xì)分即半步狀態(tài) 0.9°
0.9°/1.8° 20 細(xì)分驅(qū)動(dòng)器工作在5細(xì)分狀態(tài) 0.36°
0.9°/1.8° 40 細(xì)分驅(qū)動(dòng)器工作在10細(xì)分狀態(tài) 0.18°
0.9°/1.8° 80 細(xì)分驅(qū)動(dòng)器工作在20細(xì)分狀態(tài) 0.09°
0.9°/1.8° 160 細(xì)分驅(qū)動(dòng)器工作在40細(xì)分狀態(tài) 0.045°
簡單地講，細(xì)分?jǐn)?shù)就是指電機(jī)運(yùn)行時(shí)的真正步距角是固有步距角(整步）的幾分指一。從上表可以看出：驅(qū)動(dòng)器工作在10細(xì)分狀態(tài)時(shí)，其步距角只為‘電機(jī)固有步距角’的十分之一，也就是說：當(dāng)驅(qū)動(dòng)器工作在不細(xì)分的整步狀態(tài)時(shí)，控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)步進(jìn)脈沖，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)1.8°；而用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器工作在10細(xì)分狀態(tài)時(shí)，電機(jī)只轉(zhuǎn)動(dòng)了0.18° ，這就是細(xì)分的基本概念。
更為準(zhǔn)確地描述驅(qū)動(dòng)器細(xì)分特性的是運(yùn)行拍數(shù)，運(yùn)行拍數(shù)指步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行時(shí)每轉(zhuǎn)一個(gè)齒距所需的脈沖數(shù)。86BYG250A電機(jī)有50個(gè)齒，如果運(yùn)行拍數(shù)設(shè)置為160，那么步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一圈總共需要50×160＝8000步；對應(yīng)步距角為360°÷8000＝0.045°。請注意，如果運(yùn)行拍數(shù)設(shè)為30，按上表對應(yīng)關(guān)系細(xì)分?jǐn)?shù)為7.5,不是一個(gè)整數(shù)。
細(xì)分功能完全是由驅(qū)動(dòng)器靠精確控制電機(jī)的相電流所產(chǎn)生的，與電機(jī)無關(guān)。