生產(chǎn)廠家對步進電機驅(qū)動系統(tǒng)的通俗表述如下:
步進電機是一個把電脈沖轉(zhuǎn)換成離散的機械運動的裝置,與其匹配的驅(qū)動器共同組成一個可控的步進電機運動系統(tǒng),具有良好的數(shù)據(jù)控制特性。在接受來自控制器 (PLC、單片機等可編程處理器)的工作指令(開關(guān)脈沖信號)時,其驅(qū)動器依據(jù)工作指令向定子繞組有序勵磁,使定子內(nèi)部建立一個實時響應(yīng)的脈動的、非連貫 性變化的磁場,并作用于周邊帶有很多小齒的轉(zhuǎn)子,使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動,即施加 一個脈沖,馬達轉(zhuǎn)動一步。在理想的情況下,其轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的速度、累計旋轉(zhuǎn)角度完全同步于控制器輸入的脈沖頻率及脈沖數(shù),因而,只需在規(guī)定的時間內(nèi)向步進電機 運動系統(tǒng)提供有效的工作指令,轉(zhuǎn)子將會被準確地驅(qū)動到設(shè)定的角度位置,在進一步的工作指令到來之前,始終保持在該位置。
步進電機的雙向驅(qū)動、固有的剎車制動性能、可適當(dāng)調(diào)整的輸出扭矩、功率控制、精確的位置度、高分辨率、良好的數(shù)字交互界面,且僅采用開環(huán)控制即能達到良好 的使用效果等是其顯著的優(yōu)勢。而且與伺服系統(tǒng)比較,其單位體積輸出功率大、轉(zhuǎn)動慣量小、無漂流及起動峰涌現(xiàn)象、無位置累積誤差等良好優(yōu)點,是一種成本低廉 的數(shù)字控制類電機。
正由于具備以上固有的優(yōu)點,在眾多領(lǐng)域已奠定了其應(yīng)用地位,并被廣泛應(yīng)用于需要控制旋轉(zhuǎn)角度、速度、位置和同步性的諸多領(lǐng)域,如辦公室自動化、安防、醫(yī)療設(shè)備,紡織品機器、舞臺燈光、販賣機與售票機,機械自動化等。
選用步進電機時應(yīng)注意以下幾點:
1、一般應(yīng)選用力矩比實際需要大百分之五十到百分之百的步進電機,因為步進電機不能過負載運行,即便是瞬間過載都可能造成失步、停轉(zhuǎn)或不規(guī)則原地來回作動。
2、上位控制器輸入的脈沖電流必須夠大(一般要>10mA),以確保光電耦合器穩(wěn)定導(dǎo)通,否則會導(dǎo)致步進電機失步;如果輸入脈沖頻率過高,會因個別脈沖接收不到,導(dǎo)致步進電機失步。
3、啟動頻率不應(yīng)太高,應(yīng)在啟動程序中設(shè)置加速過程,即從規(guī)定的啟動頻率開始,加速到設(shè)定頻率,否則就可能不穩(wěn)定,甚至處于惰態(tài)。
4、電機如果未固定好,造成強烈共振,也會導(dǎo)致步進電機失步。
5、應(yīng)了解步進電機的固有弱點:輸入脈沖頻率過高,易導(dǎo)致丟步;輸入脈沖頻率過低,易出現(xiàn)共振;轉(zhuǎn)速偏高時扭矩降低明顯。
6、應(yīng)了解最新型步進電機的性能,必要時選用采用了最新控制技術(shù)的高級步進電機系統(tǒng),高級系統(tǒng)既可以使步進電機在高速狀態(tài)下減少共振,還能運用減少步進電機反電動勢的技術(shù),增加電機在高速狀態(tài)下的扭矩。
選用步進電機驅(qū)動器應(yīng)注意以下幾點:
1、使用步進電機驅(qū)動器注意事項
1)電源電壓要合適(過壓可能造成驅(qū)動模塊的損壞),直流輸入的+/-極性不得接錯,驅(qū)動控制器的電流設(shè)定值應(yīng)該合適(開始時不要太大);
2)控制信號線接牢靠,工業(yè)環(huán)境下應(yīng)考慮屏蔽問題(如采用雙絞線);
3)不要一開始就把所有線全接上,可先進行最基本系統(tǒng)的連接,確認運行良好后再完成全部連接。
4)必須事先確認好接地端和浮空端。
5)剛開始運行時,仔細觀察電機的聲音和溫升情況,發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即停機調(diào)整。
2、一般步進電機驅(qū)動器識別的最低脈沖脈寬和2細分下的最高接受頻率
一般識別的最低脈沖脈寬不少于2微秒,2細分下的最高接受頻率為40khz左右
3、步進電機驅(qū)動器的一般故障現(xiàn)象
不工作,丟步(也許電機力不夠),時走時停,大小步,震動大,抖動明顯,亂轉(zhuǎn),缺相等。
選用步進電機控制器應(yīng)注意以下幾點:
1、步進電機的驅(qū)動電路根據(jù)控制信號工作,控制信號由單片機(或其它如PLC等)產(chǎn)生。其基本原理作用如下:
(1)控制換相順序
通電換相這一過程稱為脈沖分配。例如:三相步進電機的三拍工作方式,其各相通電順序為A-B-C-D,通電控制脈沖必須嚴格按照這一順序分別控制A,B,C,D相的通斷。
(2)控制步進電機的轉(zhuǎn)向
如果給定工作方式正序換相通電,步進電機正轉(zhuǎn),如果按反序通電換相,則電機就反轉(zhuǎn)。
(3)控制步進電機的速度
如果給步進電機發(fā)一個控制脈沖,它就轉(zhuǎn)一步,再發(fā)一個脈沖,它會再轉(zhuǎn)一步。兩個脈沖的間隔越短,步進電機就轉(zhuǎn)得越快。調(diào)整單片機發(fā)出的脈沖頻率,就可以對步進電機進行調(diào)速。
2、PLC與步進電機驅(qū)動器接線指南:
q0.0---->控制脈沖 q0.2---->控制方向 L+---->共陽端 L+與pul+、dir+相接
q0.0 ----->控制脈沖與pul-連接 q0.2----->控制方向與dir-連接
注意脈沖和方向均串1k電阻
選用步進馬達IC應(yīng)注意以下兩點:
1、選用高集成度、技術(shù)成熟的最新馬達IC產(chǎn)品,有利于加快電子類運動控制產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度,有利于降低產(chǎn)品開發(fā)的難度,有利于拓寬單一產(chǎn)品的實際應(yīng)用范圍,有利于提高產(chǎn)品的性價比。
2、目前技術(shù)領(lǐng)先的高集成度馬達IC產(chǎn)品主要有,德國TRINAMIC運動控制產(chǎn)品、東芝馬達IC產(chǎn)品等,這些廠家步進馬達IC的共同特點是體積小、集成度高、運行穩(wěn)定、性價比高、供貨渠道穩(wěn)定多元。