施邁特步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的電流:
電流是判斷驅(qū)動(dòng)器能力的大小,是選擇驅(qū)動(dòng)器的重要指標(biāo)之一,通常驅(qū)動(dòng)器的最大電流要略大于電機(jī)標(biāo)稱電流,通常驅(qū)動(dòng)器有2A、4A、5A、7A、10A等規(guī)格。
施邁特步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器供電電壓:
供電電壓是判斷驅(qū)動(dòng)器升速能力的標(biāo)志,常規(guī)電壓供給有:24VDC、40VDC、50VDC、80VDC、110VA、220VAC等。
施邁特步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分:
細(xì)分是控制精度的標(biāo)志,通過(guò)增大細(xì)分能改善精度。細(xì)分能增加電機(jī)平穩(wěn)性,通常步進(jìn)電機(jī)都有低頻振動(dòng)的特點(diǎn),通過(guò)加大細(xì)分可以改善,使電機(jī)運(yùn)行非常平穩(wěn)。
控制信號(hào)接口說(shuō)明:
1、差分式接口:
施邁特電氣(SHIMET)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器采用差分式接口電路,內(nèi)置高速光電耦合器 ,允許接收長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)器,集電極開(kāi)路和PNP輸出電路的信號(hào),可適配各種控制器接口,抗干擾能力強(qiáng)。
2、單/雙脈沖模式:
施邁特(SHIMET)根據(jù)客戶需要生產(chǎn)出數(shù)款驅(qū)動(dòng)器可以接收兩類脈沖信號(hào):一種為脈沖+方向形式(單脈沖);一種為正脈沖+反脈沖(雙脈沖)形式??赏ㄟ^(guò)驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的跳線器進(jìn)行選擇。
步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器工作模式 :
有三種基本的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式:整步、半步、細(xì)分。其主要區(qū)別在于電機(jī)線圈電流的控制精度(即激磁方式)。
1、整步驅(qū)動(dòng):
在整步運(yùn)行中,同一種步進(jìn)電機(jī)既可配整/半步驅(qū)動(dòng)器也可配細(xì)分驅(qū)動(dòng)器,但運(yùn)行效果不同。步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器按脈沖/方向指令對(duì)兩相步進(jìn)電機(jī)的兩個(gè)線圈循環(huán)激磁(即將線圈充電設(shè)定電流),這種驅(qū)動(dòng)方式的每個(gè)脈沖將使電機(jī)移動(dòng)一個(gè)基本步距角,即1.80度 (標(biāo)準(zhǔn)兩相電機(jī)的一圈共有200個(gè)步距角)。
2、半步驅(qū)動(dòng):
在單相激磁時(shí),電機(jī)轉(zhuǎn)軸停至整步位置上,驅(qū)動(dòng)器收到下一脈沖后,如給另一相激磁且保持原來(lái)相繼處在激磁狀態(tài),則電機(jī)轉(zhuǎn)軸將移動(dòng)半個(gè)步距角,停在相鄰兩個(gè)整步位置的中間。如此循環(huán)地對(duì)兩相線圈進(jìn)行單相然后雙相激磁步進(jìn)電機(jī)將以每個(gè)脈沖0.90度的半步方式轉(zhuǎn)動(dòng)。所有雷賽公司的整/半步驅(qū)動(dòng)器都可以執(zhí)行整步和半步驅(qū)動(dòng),由驅(qū)動(dòng)器撥碼開(kāi)關(guān)的撥位進(jìn)行選擇。和整步方式相比,半步方式具有精度高一倍和低速運(yùn)行時(shí)振動(dòng)較小的優(yōu)點(diǎn),所以實(shí)際使用整/半步驅(qū)動(dòng)器時(shí)一般選用半步模式。
3、細(xì)分驅(qū)動(dòng):
細(xì)分驅(qū)動(dòng)模式具有低速振動(dòng)極小和定位精度高兩大優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于有時(shí)需要低速運(yùn)行(即電機(jī)轉(zhuǎn)軸有時(shí)工作在60rpm以下)或定位精度要求小于0.90度的步進(jìn)應(yīng)用中,細(xì)分驅(qū)動(dòng)器獲得廣泛應(yīng)用。其基本原理是對(duì)電機(jī)的兩個(gè)線圈分別按正弦和余弦形的臺(tái)階進(jìn)行精密電流控制,從而使得一個(gè)步距角的距離分成若干個(gè)細(xì)分步完成。如上圖所示。例如十六細(xì)分的驅(qū)動(dòng)方式可使每圈200標(biāo)準(zhǔn)步的步進(jìn)電機(jī)達(dá)到每圈200*16=3200步的運(yùn)行精度(即0.1125°)。雷賽公司可提供規(guī)格齊全、性能優(yōu)越、品質(zhì)可靠、價(jià)格優(yōu)惠的十余款細(xì)分驅(qū)動(dòng)器。
1. 負(fù)載分類:
(1)Tf力矩負(fù)載:
Tf = G·r
G 重物重量 r 半徑
(2)TJ慣性負(fù)載:
J = M(R12+R22)/ 32 (Kg·cm)
M:質(zhì)量
R1:外徑
R2:內(nèi)徑
TJ = J·dw/dt dw/dt 為角加速度
2、力矩曲線圖的說(shuō)明
力矩曲線圖是步進(jìn)電機(jī)輸出特性的重要表現(xiàn),以下是我們對(duì)其中關(guān)鍵詞語(yǔ)的解釋。
說(shuō)明: 當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)的工作頻率點(diǎn)在力矩曲線圖的運(yùn)行區(qū)域內(nèi)時(shí),如何在最短的時(shí)間內(nèi)加速,減速就成了關(guān)鍵。 (1)直線加速運(yùn)動(dòng) 已知電機(jī)負(fù)載為TL,要從F0 在最短時(shí)間tr內(nèi)加速到F1,求tr 和 加速脈頻率F(t) 已知電機(jī)負(fù)載為TL,要從F0 在最短時(shí)間tr內(nèi)加速到F1,求tr 和 加速脈頻率F(t)
(1). 工作頻率點(diǎn): 表示步進(jìn)電機(jī)在該點(diǎn)的轉(zhuǎn)速值。單位:Hz
n=Θ*Hz / (360*D)
n 轉(zhuǎn)/秒
Hz 該點(diǎn)的頻率值
D 電路的細(xì)分值,
Θ 步進(jìn)電機(jī)的步距角
例:1.8步進(jìn)電機(jī),在1/2細(xì)分驅(qū)動(dòng)的情況下(即每步0.9)500Hz 時(shí),其速度是 1.25轉(zhuǎn)/秒
(2). 起動(dòng)區(qū)域: 步進(jìn)電機(jī)可以直接起動(dòng)或停止的區(qū)域。
(3). 運(yùn)行區(qū)域: 在這個(gè)區(qū)域里,電機(jī)不能直接運(yùn)行,必須先要在起動(dòng)區(qū)域 內(nèi)起動(dòng),然后通過(guò)加速的方式,才能到達(dá)該工作區(qū)域內(nèi)。同樣,在該區(qū)域內(nèi),電機(jī)也不能直接制動(dòng),否則就會(huì)造成失步,必須通過(guò)減速的方式到起動(dòng)區(qū)域內(nèi),在進(jìn)行制動(dòng)。
(4). 最大起動(dòng)頻率點(diǎn):步進(jìn)電機(jī)在空載情況下,最大的直接起動(dòng)速度點(diǎn)。
(5). 最大運(yùn)行頻率點(diǎn):步進(jìn)電機(jī)在空載情況下,可以達(dá)到的最大的運(yùn)行速度點(diǎn)。
(6). 起動(dòng)力矩:步進(jìn)電機(jī)在特定的工作頻率點(diǎn)下,直接起動(dòng)可帶動(dòng)的最大力矩負(fù)載值。
(7). 運(yùn)行力矩:步進(jìn)電機(jī)在特定的工作頻率點(diǎn)下,運(yùn)行中可帶動(dòng)的最大力矩負(fù)載值。由于運(yùn)動(dòng)慣性的原因,所以,運(yùn)行力矩要比起動(dòng)力矩大。
3 、加速和減速運(yùn)動(dòng)的控制
如下圖示,步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩特性一般在低速時(shí)為水平直線狀,在高速時(shí),由于電感的影響,很快下滑。
A.確定TJ,一般TJ =70% Tm。
B.tr = 1.8*10-5*J*Θ*(F1-F0)/ (TJ-TL)
C.F(t)=(F1-F0)*t/tr+F0 , 0 < t < tr
A.確定TJ0,TJ1一般TJ0 =70% Tm0,TJ1 =70% Tm1,TL=60%Tm1
B.tr = F4*ln[(TJ0-TL)/(TJ1-TL)]
C.F(t)=F2*[1-e^(-t/F4)]+F0 , 0 < t < tr
其中,F(xiàn)2=(TL-TJ0)*(F1-F0)/(TJ1-TJ0)
F4=1.8*10-5*J*Θ*F2 /( TJ0-TL)
J 為電機(jī)轉(zhuǎn)子和負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,Θ為每一步的度數(shù),整步運(yùn)行時(shí)為電機(jī)步距角。
至于減速的控制,只要將上訴的加速脈頻率反過(guò)來(lái)進(jìn)行即可。
4 、振動(dòng)和噪音
一般來(lái)說(shuō),步進(jìn)電機(jī)在空載運(yùn)行時(shí),在200pps左右會(huì)有一個(gè)很嚴(yán)重的振動(dòng),甚至?xí)a(chǎn)生失步的現(xiàn)象,這是由于電機(jī)轉(zhuǎn)子是一個(gè)有質(zhì)量的物體,當(dāng)電機(jī)運(yùn)行的頻率接近到轉(zhuǎn)子的固有頻率,振動(dòng)就產(chǎn)生了,一般有幾種解決的辦法:
(1). 避開(kāi)振動(dòng)區(qū),使電機(jī)的工作頻率不在這個(gè)范圍內(nèi)。 #p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
(2). 采用細(xì)分的驅(qū)動(dòng)方式,使原來(lái)1步完成的動(dòng)作分幾步完成,減少振動(dòng),一般半步運(yùn)動(dòng)時(shí),電機(jī)的力矩比整步時(shí)少15%,采用正弦波電流控制時(shí),力矩減小為30%。
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