简介
现代社会分工日益细化。不管企业仍是用户，只需专心于最拿手的作业才能使利益最大化。步进电机的用户大都不研讨电机的操控和优化，而是将其应用于某个场合。依据这点，国外开端盛行一体化步进体系，行将步进电机、反应设备、驱动扩大器、运动操控器组合成一个全体。其优势为：体积小、故障率低、无需匹配电机和驱动操控器，运用简略，体系规划和保护便利，大大削减产品开发时刻。
可是国外的一体化步进体系价格昂扬，一般在200到1000美金一台/轴。鉴于国内实践情况，上海优爱宝公司从美国引进了一体化步进体系全面技能，以适宜我国的价格为国内用户供给一体化步进电机驱动操控体系。其低端产品比国内同类价格略低，其高端产品国内尚无相似，其价格是国外产品的1/10。要害元器材悉数由美国协作公司在美国本乡收购。
针对现在步进电机用户选型一体化步进电机微型驱动操控器的一些疑问特撰文如下。
一体化步进体系由步进电机、反应体系（选配）、驱动扩大器、运动操控器等子体系组成。假如把用户上位机（PC、PLC等）比作公司老板，运动操控器便是高管，驱动扩大器便是技工，步进电机便是机床。老板经过某种通讯办法/协议（电话、电报、电邮等）和谐数个高管间协作。高管依据老板意思，作出详细作业方案告诉手下的技工。技工依据高管的方案开机床完结出产使命。一起因为该机床（步进电机）质量很好，一般不出次品。可是为确保质量，能够添加质检人员（即反应体系），在产生质量问题时告诉高管和老板以决议对策。老板不会开机床，也不明白出产，可是因为有高管和技工的协助，老板照样能统领多个高管完结杂乱的使命。高管+技工+机床（有时加上质检）便是一个一体化的步进电机体系，而用户则是老板。以下对各子体系选型时的根本考量别离作简略介绍。
步进电机
步进电机能将电脉冲信号转变为角位移或线位移。在额外功率规模内，电机的转速只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载改动的影响，加上步进电机累积差错较小等特色，使得在速度、方位等范畴用步进电机来操控变得较为简略。步进电机分三种，现在首要广泛应用的是混合式步进电机。选用步进电机时，有必要留意如下厂方参数（均和电机一起供给）：
1） 步距角： 收到一个步进脉冲后电机滚动的视点。实践步距角和驱动器的细分数有关。一般步进电机的精度为步距角的3-5%，不累积。
2） 相数： 电机内部的线圈组数。相数不同，步距角不同。如运用细分驱动器，则‘相数’没有意义：改动细分数就可改动步距角。
3） 坚持转矩：亦称为最大静转矩。指额外电流下转速为零时，外力迫使转子滚动所需的力矩。坚持转矩与驱动电压及驱动电源等无关。步进电机在低速时的力矩挨近坚持转矩。因为步进电机的输出力矩和功率随速度增大而不断改动，所以坚持转矩是衡量步进电机最重要的参数之一。尽管坚持转矩与电磁激磁安匝数成正比，与定齿转子间的气隙有关。但过份选用减小气隙，添加激磁安匝来进步静力矩是不可取的，这样会形成电机的发热及机械噪音。坚持转矩的选型确认如下：
步进电机的动态力矩一会儿很难确认，往往先确认电机的静力矩。静力矩挑选的依据是电机作业的负载，而负载可分为惯性负载和冲突负载二种。单一的惯性负载和单一的冲突负载是不存在的。阶越（忽然）起动时（一般由低速）时二种负载均要考虑，加快（斜坡）起动时首要考虑惯性负载，恒速运跋涉只需考虑冲突负载。一般情况下，坚持转矩应为冲突负载的2-3倍内好，坚持转矩一旦选定，电机的机座及长度便能确认下来。
4） 额外相电流：指电机完成各项额外厂方参数时的每相（每个线圈）电流。试验证明高于和低于该电流均可形成电机作业时某些目标超支而一起另一些目标不合格。
其他一些值得留意的事项还有：
低速作业的振荡和噪声。从实质上说，每一脉冲都是对电机体系的鼓励。当鼓励频率挨近电机的自振频率时，转子就会有大幅的轰动。因而振荡和噪声是其固有的特色。一般转速为1圈/秒，2圈/秒时轰动最大。可选用改动减速比，细分驱动器等办法减缓。
挑选电源时，电压一般依据电机的作业转速和呼应要求来挑选。转速较高或呼应要求较快时选较高电压。电流一般依据驱动器的输出相电流峰值来确认。线性电源取相电流的1.1～1.3倍，开关电源取相电流 的1.5～2倍。
脱机时电机电流被堵截，转子处于自在状况（脱机状况）。如不断电时要手动滚动电机轴，可运用脱机。
运转温度过高会产生退磁现象导致力矩下降和失步。一般退磁点大于摄氏130度，故电机外表摄氏80-90度属正常。
电机没有载荷情况下能正常发动的最高脉冲频率叫空载发动频率。假如高于该值，则不能正常发动。在有负载的情况下，发动频率应更低。
反应体系
步进电机差异于其他一切电机的最大长处走步精准并且有力。假如作业进程是已知的，阻止力矩是在电机才能规模以内的，反应体系并不需求。反应体系的加装和信号收集处理睬敏捷添加本钱，且与步进电机的专长堆叠，所以除非有必要，一般不要反应体系。尽管这样，优爱宝的一些高端驱动操控器仍是供给了几个反应信号接进口，可承受模拟量（内置12位模数转化）和数字量输入，并经过相应的通讯协议发回给用户。
驱动扩大器
驱动扩大器包含逻辑解说模块和电流扩大模块。驱动扩大器承受步进脉冲，方向信号等输入，输出两组（或几组）受控电流到电机的两个（或几个）绕组。
逻辑解说模块依据用户上位机发来的步进脉冲、方向信号以及脱机信号等，使得各线圈（绕组）电流轮番切换，然后使电机转子步进旋转。电机作业办法只需两种，即整步作业和半步作业，步距角是由电机结构确认的。当根本步距角不能满足要求时，需求进行细分驱动。即每次输入脉冲切换时，不将电流全通或全断，而只改动相应绕组电流的一部分，然后转子只滚动根本步距角的一部分。细分功用由驱动器靠准确操控电机的相电流所产生，与电机无关。细分后，输出电流改动相对平稳，必定程度上进步输出转矩，削弱电机的低频振荡，进步步距精度。详细的改进程度视细分程度和驱动电路的质量而定。关于质量较好的电机，一般16~32细分以上已无显着效果，但可略为下降振荡和噪音。
电流扩大模块将逻辑信号扩大成作业电流。较为常用的是由场效应管组成的H桥电路。场效应管能够是一种电子开关，就像电灯开关。运用这种通断型开关来调整电流的常用办法是斩波恒流。恒流便是恒定电流。斩波便是将高出需求电流波砍掉。例如往一个漏水的杯子里加水，如加水速度大于漏水速度，就要停停加加，避免溢出。场效应管注册时，电流上升。当电流刚超越设守时，场效应管关断，电流被砍，掉下来。掉到低于设守时，场效应管再次翻开，电流又上升。重复开关加上电机线圈电感效果，电流就坚持在设定值了。需求指出的是，有些驱动扩大器发热量（不是温度）很大，有些很小。首要原因是大都场效应管的内阻都在几百毫欧姆。大都优爱宝驱动器场效应管内阻都在10-30毫欧姆之间，所以发热量较一般驱动器小许多。驱动器的外表温度与发热量和散热面积相关。优爱宝驱动器因为体积小（火柴盒巨细），故而尽管发热量很小（一般小于1-2W），可是在一些大电流（4-8A）的作业场合，仍需求将其安装在供给的法兰片上并固定到电机上或机柜上以散热。
运动操控器
运动操控器包含运动操控模块和通讯模块。运动操控器担任与用户上位机沟通，并按上位机要求，操控驱动扩大器完成电机的受控运动。
为了让用户上位机能专心于高层次的操控作业，运动操控器有必要具有满足的智能。关于运动操控模块的功用和原理触及较为杂乱的操控技能，此处从简。这儿介绍与用户切身相关的通讯模块。大都情况下，运动操控器担任完成用户指令。指令的传递触及软件（协议、指令结构）和硬件。硬件相似前面比如中的电话机/线，PC机/网线等。协议（电话仍是电邮）定了，硬件也就根本定了。指令结构比如说话的语法结构，白话文结构，文言文结构等，两边听懂就好。
现在工业常用协议有RS232，RS485，CAN 等。RS232最简略，但抗搅扰差，传输间隔短。RS485和RS232差不多简略，抗搅扰略强，传输间隔较长。CAN总线协议以其高速（1百万比特率）、长间隔（1万米）、高抗搅扰的特色，被国外广泛用于轿车（发动机、传感和电控体系等）、自动化制作、交通管理等搅扰信号严峻，攸关人身安全的场合。CAN总线只需两根导线即可组成网络。其网络结构相似节日彩灯，自始至终一共两根电源线却挂几百盏灯。CAN协议确保不会产生节点为抢夺总线而撞车。可是CAN协议相对杂乱，不易把握。
优爱宝的RS232系列驱动器选用RS232与用户机通讯。值得留意的是，在短间隔内，RS232也可到达很高的速度。如用适宜的外围器材，速度可达1M以上。而CAN总线系列驱动器将CAN总线和协议打包，再以简略易用的RS232与用户界面。因而用户不用了解和处理纷繁杂乱的CAN总线运作办法，也能充沛享受CAN总线的高速、长间隔、高抗搅扰、网络功用、连线简练等优胜功能。一切指令均经过CAN总线（在作业地，如厂区、设备内）传递，只在用户上位机的进出口处将CAN协议和RS232协议双向翻译/转化。不算两根电源线，优爱宝的CAN系列操控器和彩灯没有差异：两根信号线能拖挂高达100台驱动器。
在指令结构方面，傻瓜型的用户界面使得用户无需了解步进电机、驱动器以及CAN总线。指令结构简略直观，高容错。例如要履行速度=1000步/秒，以下指令都有用：“SPD=1000；”，“SPD:1000；”，“SPD 1000；”，“SPD1000；”乃至“SPD%$content$amp;*1000；” 如果输入了过错指令，驱动器回来过错信息，过错指令不被履行。
一言以蔽之，一体化步进体系的特色便是：老迈（用户机）发句话，小弟（一体化体系）全搞定，并随时可向老迈报告。
