步进电机因其高分辨率、精确定位、较小的控制电子设备和低成本而广泛应用于自动化领域。作为开环系统，传统步进电机的驱动无需传感器将信息反馈给控制器;然而，步进电机的开环配置存在挑战。

虽然在具有明确定义的负载、重复运动和较低速度的应用中表现出色，但当应用中需要太多扭矩时，步进电机可能会停转。当电机在成功移动到其终点时短暂停止时会发生失速。由于电机是开环的，为电机供电的驱动器、控制器不知道停转，系统继续运行，就好像电机成功完成了移动一样。通过向系统添加编码器，可以避免这种潜在问题以及步进电机系统的其他传统限制。带编码器的步进电机更加坚固，并且能够在工业环境中表现更好。

使用编码器提高步进电机系统性能

在步进电机系统中添加编码器增加了通过向驱动器提供反馈来检测甚至防止失速的功能。根据操作员对控制器的编程方式，编码器反馈可以验证电机位置、立即检测电机堵转、防止电机堵转并创建闭环伺服系统。

1、位置验证：当超出其限制时，步进电机将在到达端点之前停转。此事件通常发生在电机未充分指定用于高循环应用时。带编码器的步进电机可以在运动曲线结束时提供位置反馈，指示步进电机在到达结束位置之前是否停止。控制器将定义实际电机位置的编码器计数与移动结束时的目标电机位置进行比较，以确定是否存在差异。如果编码器计数与实际电机位置不匹配，则会计算并执行修正移动或运动曲线。

带编码器的步进电机

位置验证使用简单的算法，并使用基本的控制器或微处理器进行;但是，此功能需要等待运动曲线完成才能进行计算和修正。因此，操作员可能需要等待很长时间才能执行纠正措施。位置验证非常适合低周期和小批量应用，例如在测试或实验室环境中，或在周期时间不成问题的手动流程操作中。

2、失速检测：一旦发生电机失速，失速检测就会通知系统、机器，从而消除电机是否到达其目标位置的不确定性。一种比位置验证更高级的功能，失速检测使控制器能够连续比较编码器计数和目标电机位置的寄存器，而不仅仅是在移动结束时进行比较。比较在后台连续运行。因此，无需等待电机完成空循环即可立即检测到堵转情况，因此可以更快地执行纠正措施。

在检测到失速时，控制器还可以向更高级别的 PLC、PC 或 HMI 发出警报，以避免整体机器功能中断，或请求人工操作员干预。一旦控制器检测到移动配置文件中的问题，它就会触发纠正措施。失速检测更适用于时间敏感的应用程序或周期时间很重要的情况。它是工业解决方案的较低功能级别。

3、失速预防：虽然大大增加了系统功能，但失速检测并不能本质上提高步进电机的性能;它仍然需要操作员执行纠正移动并将轴重新参考到原始位置。另一方面，失速预防可动态自动调整运动曲线以防止失速，使电机能够以恒定扭矩运行，从而在不失速的情况下进入准确的终端位置。控制器直观地调整电机速度，其中扭矩足以保持电机运动并消除实际编码器计数和目标电机位置之间的滞后。这样，步进电机继续运行，尽管较大速度降低。

带编码器的步进电机

减速的幅度与电机可用扭矩和运动曲线所需扭矩的差异直接相关。在许多情况下，速度的变化将非常小或用户察觉不到。当电机完成一个运动曲线并成功到达目标终点位置时，权衡是增加了整体运动时间。

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