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步进电机控制器
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什么是步进电机,什么是步进电机驱动器?
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2012-8-13 8:42:23
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 常见问题解答
1.什么是步进电机,什么是步进电机驱动器?
2.什么是驱动器的细分?什么是运行拍数?步距角如何计算?
3.驱动器细分有什么优点?
4.反应式步进电机与混合式步进电机的区别?
5.步进电机的运行方向和我要求的相反,怎样调整?
6.电机是二相四相六根和八根线的,而驱动器只要求接四根线,该怎样使用?
7.电机的噪音特别大;而且没有力,电机本身在振动?
8.电机在低速运行时正常,当是频率略高一点就出现堵转现象?
9.驱动器通电以后,电机在抖动,不能运转?
10.升降速设计
 
 
1.什么是步进电机,什么是步进电机驱动器?
   步进电机是一种作为控制用的特种电机, 它的旋转是以固定的角度(称为“步距角”)一步一步运行的, 其特点是没有积累误差, 所以广泛应用于各种开环控制。步进电机的运行要有一电子装置进行驱动, 这种装置就是步进电机驱动器, 它是把控制系统发出的脉冲信号转化为步进电机的角位移, 或者说: 控制系统每发一个脉冲信号, 通过驱动器就使步进电机旋转一步距角。所以步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比。
   所以,控制步进脉冲信号的频率,可以对电机精确调速;控制步进脉冲的个数,可以对电机精确定位目的。
 
 
2.什么是驱动器的细分?什么是运行拍数?步距角如何计算?
  要了解“细分”,先要弄清“步距角”这个概念:它表示控制系统每发一个步进脉冲信号,电机所转动的角度。电机出厂时给出了一个步距角的值,如86BYG250A型电机给出的值为0.9°/1.8°(表示半步工作时为0.9°、整步工作时为1.8°),这个步距角可以称之为‘电机固有步距角’,它不一定是电机实际工作时的真正步距角,真正的步距角和驱动器有关,参见下表(以86BYG250A电机为例):
电机固有步距角 运行拍数 细分数 电机运行时的真正步距角
0.9°/1.8° 8 驱动器工作在2细分即半步状态 0.9°
0.9°/1.8° 20 细分驱动器工作在5细分状态 0.36°
0.9°/1.8° 40 细分驱动器工作在10细分状态 0.18°
0.9°/1.8° 80 细分驱动器工作在20细分状态 0.09°
0.9°/1.8° 160 细分驱动器工作在40细分状态 0.045°
 
  简单地讲,细分数就是指电机运行时的真正步距角是固有步距角(整步)的几分指一。从上表可以看出:驱动器工作在10细分状态时,其步距角只为‘电机固有步距角’的十分之一,也就是说:当驱动器工作在不细分的整步状态时,控制系统每发一个步进脉冲,电机转动1.8°;而用细分驱动器工作在10细分状态时,电机只转动了0.18° ,这就是细分的基本概念。

  更为准确地描述驱动器细分特性的是运行拍数,运行拍数指步进电机运行时每转一个齿距所需的脉冲数。86BYG250A电机有50个齿,如果运行拍数设置为160,那么步进电机旋转一圈总共需要50×160=8000步;对应步距角为360°÷8000=0.045°。请注意,如果运行拍数设为30,按上表对应关系细分数为7.5,不是一个整数。

  细分功能完全是由驱动器靠精确控制电机的相电流所产生的,与电机无关。
 
 
3.驱动器细分有什么优点?
  其一, 完全消除了电机的低频振荡。低频振荡是步进电机(尤其是反应式电机)的固有特性,而细分是消除它的唯一途径,如果您的步进电机有时要在共振区工作(如走圆弧),选择细分驱动器是唯一的选择。
  其二, 提高了电机的输出转矩。细分比不细分,输出转矩对各种电机都有不同程度的提升。

  其三, 提高了电机的分辨率。减小了步距角,提高了步距的均匀度。
 
 
4.反应式步进电机与混合式步进电机的区别?
  首先,在结构和材料上不同,反应式电机不象混合式电机那样内部具有永久磁性材料,混合式电机具有一定的自锁转矩。

  其次,在运行性能上有差别,混合式电机运行时相对较平稳,输出力矩相对较大,运行声音小。

  再次,两种电机在价格上有差别,反应式电机比混合式电机相对便宜,但并不明显。
 
 
5.步进电机的运行方向和我要求的相反,怎样调整? 
  一种方法是改变控制系统的方向信号。
  另一种方法是通过调整电机的接线来改变方向,具体如下表
 
电机接线方式 原来接线序列 换向后接线序列
两相四线 A,A',B,B' A',A,B,B'或者A,A',B',B
三相三线 A,B,C B,A,C或者A,C,B
三相六线 A,A',B,B',C,C' B,B',A,A',C,C'或者A,A',C,C',B,B'
五相五线 A,B,C,D,E E,D,C,B,A
 
 
6.电机是二相四相六根和八根线的,而驱动器只要求接四根线,该怎样使用? 
  四相混合式电机也称二相混合式电机,只是四相电机的绕组引出线有多种接法。

    四出线电机


       1和2为一相,分别接A和/A;3和4为一相,分别接B和/B。

 

    六出线电机


 

1和2为一相,分别接A和/A;5和6为一相,分别接B和/B。

3和4不用,分别悬空(请勿相连)。

 

   八出线电机

 


1和3相连,2和4相连,分别接A和/A;5和7相连,6和8相连,分别接B和/B。
 
 
7.电机的噪音特别大;而且没有力,电机本身在振动? 
  如遇到这种情况时,是因为步进电机工作在振荡区,一般改变输入信号频率CP就可以解决此问题。
 
 
8.电机在低速运行时正常,当是频率略高一点就出现堵转现象? 
  遇到这种情况多是因为加在驱动器的电源电压不够高引起的;把输入电压加高一些,就可以解决此问题,注意不能高于驱动器电源端标注的最高电压;否则会引起驱动器烧毁.
 
9.驱动器通电以后,电机在抖动,不能运转? 
  遇到这种情况时,首先检查电机的绕组与驱动器连接有没有接错;如没有接错再检查输入频率CP是否太高;是否升降频设计不合理,参考升降频设计;以上原因都不是,可能是驱动器烧毁,请与我们联系。
 
10.升降速设计 
   步进电机速度控制是靠输入的脉冲信号的变化来改变的,从理论上说,只需给驱动器脉冲信号即可,每给驱动器一个脉冲(CP),步进电机就旋转一个步距角(细分时为一个细分步距角)但是实际上,如果脉冲CP信号变化太快,步进电机由于惯性将跟随不上电信号的变化,这时会产生堵转和丢步现象,所以步进电机在启动时,必须有升速过程,在停止时必须有降速过程。一般来说升速和降速规律相同,以下为升速为例介绍:

   升速过程由突跳频率加升速曲线组成(降速过程反之)。突跳频率是指步进电机在静止状态时突然施加的脉冲启动频率,此频率不可太大,否则也会产生堵转和丢步。升降速曲线一般为指数曲线或经过修调的指数曲线,当然也可采用直线或正弦曲线等。用户需根据自己的负载选择合适的突跳频率和升降速曲线,找到一条理想的曲线并不容易,一般需要多次‘试机’才行。指数曲线在实际软件编程中比较麻烦,一般事先算好时间常数存贮在计算机存贮器内,工作过程中直接选取。

升降速曲线的设计直接影响电机运行的平稳性、升降速快慢、电机运行声音、最高速度、定位精度。
 
 

  
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