閱讀 | 訂閱
閱讀 | 訂閱
數(shù)控機(jī)床

施邁特步進(jìn)驅(qū)動器及步進(jìn)電機(jī)概述

星之球激光 來源:中國工控網(wǎng)2011-10-10 我要評論(0 )   

施邁特步進(jìn)驅(qū)動器的電流: 電流是判斷驅(qū)動器能力的大小,是選擇驅(qū)動器的重要指標(biāo)之一,通常驅(qū)動器的最大電流要略大于電機(jī)標(biāo)稱電流,通常驅(qū)動器有2A、4A、5A、7A、10A等...

施邁特步進(jìn)驅(qū)動器的電流:
電流是判斷驅(qū)動器能力的大小,是選擇驅(qū)動器的重要指標(biāo)之一,通常驅(qū)動器的最大電流要略大于電機(jī)標(biāo)稱電流,通常驅(qū)動器有2A、4A、5A、7A、10A等規(guī)格。
施邁特步進(jìn)驅(qū)動器供電電壓:
供電電壓是判斷驅(qū)動器升速能力的標(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)動器的細(xì)分:
細(xì)分是控制精度的標(biāo)志,通過增大細(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)都有低頻振動的特點,通過加大細(xì)分可以改善,使電機(jī)運(yùn)行非常平穩(wěn)。 
控制信號接口說明:
1、差分式接口:
施邁特電氣(SHIMET)步進(jìn)驅(qū)動器采用差分式接口電路,內(nèi)置高速光電耦合器 ,允許接收長線驅(qū)動器,集電極開路和PNP輸出電路的信號,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)動器可以接收兩類脈沖信號: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^驅(qū)動器內(nèi)部的跳線器進(jìn)行選擇。

 

步進(jìn)驅(qū)動器工作模式 :
有三種基本的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模式: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:
在整步運(yùn)行中,同一種步進(jìn)電機(jī)既可配整/半步驅(qū)動器也可配細(xì)分驅(qū)動器,但運(yùn)行效果不同。步進(jìn)驅(qū)動器按脈沖/方向指令對兩相步進(jìn)電機(jī)的兩個線圈循環(huán)激磁(即將線圈充電設(shè)定電流),這種驅(qū)動方式的每個脈沖將使電機(jī)移動一個基本步距角,即1.80度 (標(biāo)準(zhǔn)兩相電機(jī)的一圈共有200個步距角)。 
2、半步驅(qū)動:
在單相激磁時,電機(jī)轉(zhuǎn)軸停至整步位置上,驅(qū)動器收到下一脈沖后,如給另一相激磁且保持原來相繼處在激磁狀態(tài),則電機(jī)轉(zhuǎn)軸將移動半個步距角,停在相鄰兩個整步位置的中間。如此循環(huán)地對兩相線圈進(jìn)行單相然后雙相激磁步進(jìn)電機(jī)將以每個脈沖0.90度的半步方式轉(zhuǎn)動。所有雷賽公司的整/半步驅(qū)動器都可以執(zhí)行整步和半步驅(qū)動,由驅(qū)動器撥碼開關(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)行時振動較小的優(yōu)點,所以實際使用整/半步驅(qū)動器時一般選用半步模式。 
3、細(xì)分驅(qū)動:
細(xì)分驅(qū)動模式具有低速振動極小和定位精度高兩大優(yōu)點。對于有時需要低速運(yùn)行(即電機(jī)轉(zhuǎn)軸有時工作在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)動器獲得廣泛應(yīng)用。其基本原理是對電機(jī)的兩個線圈分別按正弦和余弦形的臺階進(jìn)行精密電流控制,從而使得一個步距角的距離分成若干個細(xì)分步完成。如上圖所示。例如十六細(xì)分的驅(qū)動方式可使每圈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、價格優(yōu)惠的十余款細(xì)分驅(qū)動器。

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),以下是我們對其中關(guān)鍵詞語的解釋。

說明:
(1). 工作頻率點: 表示步進(jìn)電機(jī)在該點的轉(zhuǎn)速值。單位:Hz
n=Θ*Hz / (360*D)
n 轉(zhuǎn)/秒
Hz 該點的頻率值
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)動的情況下(即每步0.9)500Hz 時,其速度是 1.25轉(zhuǎn)/秒
 
(2). 起動區(qū)域: 步進(jìn)電機(jī)可以直接起動或停止的區(qū)域。
(3). 運(yùn)行區(qū)域: 在這個區(qū)域里,電機(jī)不能直接運(yùn)行,必須先要在起動區(qū)域 內(nèi)起動,然后通過加速的方式,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,否則就會造成失步,必須通過減速的方式到起動區(qū)域內(nèi),在進(jìn)行制動。
(4). 最大起動頻率點:步進(jìn)電機(jī)在空載情況下,最大的直接起動速度點。
(5). 最大運(yùn)行頻率點: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。
(6). 起動力矩:步進(jìn)電機(jī)在特定的工作頻率點下,直接起動可帶動的最大力矩負(fù)載值。
(7). 運(yùn)行力矩:步進(jìn)電機(jī)在特定的工作頻率點下,運(yùn)行中可帶動的最大力矩負(fù)載值。由于運(yùn)動慣性的原因,所以,運(yùn)行力矩要比起動力矩大。
 
3 、加速和減速運(yùn)動的控制

當(dāng)一個系統(tǒng)的工作頻率點在力矩曲線圖的運(yùn)行區(qū)域內(nèi)時,如何在最短的時間內(nèi)加速,減速就成了關(guān)鍵。
如下圖示,步進(jìn)電機(jī)的動態(tài)力矩特性一般在低速時為水平直線狀,在高速時,由于電感的影響,很快下滑。

(1)直線加速運(yùn)動

已知電機(jī)負(fù)載為TL,要從F0 在最短時間tr內(nèi)加速到F1,求tr 和 加速脈頻率F(t)
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

已知電機(jī)負(fù)載為TL,要從F0 在最短時間tr內(nèi)加速到F1,求tr 和 加速脈頻率F(t)
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)動慣量,Θ為每一步的度數(shù),整步運(yùn)行時為電機(jī)步距角。
至于減速的控制,只要將上訴的加速脈頻率反過來進(jìn)行即可。
 
4 、振動和噪音
一般來說,步進(jìn)電機(jī)在空載運(yùn)行時,在200pps左右會有一個很嚴(yán)重的振動,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,振動就產(chǎn)生了,一般有幾種解決的辦法:
(1). 避開振動區(qū),使電機(jī)的工作頻率不在這個范圍內(nèi)。 #p#分頁標(biāo)題#e#
(2). 采用細(xì)分的驅(qū)動方式,使原來1步完成的動作分幾步完成,減少振動,一般半步運(yùn)動時,電機(jī)的力矩比整步時少15%,采用正弦波電流控制時,力矩減小為30%。

 

 

轉(zhuǎn)載請注明出處。

暫無關(guān)鍵詞
免責(zé)聲明

① 凡本網(wǎng)未注明其他出處的作品,版權(quán)均屬于激光制造網(wǎng),未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用。獲本網(wǎng)授權(quán)使用作品的,應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使 用,并注明"來源:激光制造網(wǎng)”。違反上述聲明者,本網(wǎng)將追究其相關(guān)責(zé)任。
② 凡本網(wǎng)注明其他來源的作品及圖片,均轉(zhuǎn)載自其它媒體,轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息,并不代表本媒贊同其觀點和對其真實性負(fù)責(zé),版權(quán)歸原作者所有,如有侵權(quán)請聯(lián)系我們刪除。
③ 任何單位或個人認(rèn)為本網(wǎng)內(nèi)容可能涉嫌侵犯其合法權(quán)益,請及時向本網(wǎng)提出書面權(quán)利通知,并提供身份證明、權(quán)屬證明、具體鏈接(URL)及詳細(xì)侵權(quán)情況證明。本網(wǎng)在收到上述法律文件后,將會依法盡快移除相關(guān)涉嫌侵權(quán)的內(nèi)容。

網(wǎng)友點評
0相關(guān)評論
精彩導(dǎo)讀