细分一种是对步距角的细分,2相电机对1.8°的细分,包括2,4,8,16,32细分等;另一种更为广泛的细分,对电机一圈的细分,即360°细分, 包括200,800,1000,1600,3200,6400,10000等。两种叫法的变换关系是200倍。
深圳星火自动化科技有限公司,总部位于高新产业云集的深圳市宝安区,在北京设有分公司和生产基地,在无锡、青岛、汕头、浏阳等地设有办事处或分支机构。星火自动化定位于运动控制类产品的研发、生产与销售,主要产品为“STD系列”的数字式步进电机驱动器、伺服电机驱动器、步进电机、专用数控系统等,产品广泛应用于数控机床、医疗设备、纺织印刷、雕刻机、激光打标机、激光内雕机、电子设备、剥线机、包装机械、广告设备、贴标机、恒速应用、机器人等多个行业。
低压直流的常用电压为24VDC,36VDC,48VDC,三种供电电压的开关电源容易购买,因此常规。交流中压供电一般为环形变压器,常用规格为40,55,60,70,90,110VAC,常用功率段为100,200,300,500W。高压交流供电一般为220VAC,即市电直接供电。海外日本,台湾部分地区110VAC为市电。
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设计工程师往往根据机械结构首先确定电机参数,即:选定电机。选定电机后,根据电机额定电流选择驱动器 ,只要额定电流在驱动器最大电流内的驱动器均可驱动。需要注意的是,供电电压的选择,电压不同,对电机高速出力不同。
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一般伺服都有三种控制方式:位置控制方式、转矩控制方式、速度控制方式。
1、位置控制:位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小,通过脉冲的个数来确定转动的角度,也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值,由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制,所以一般应用于定位装置。
2、转矩控制:转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小,可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小,也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。
3、速度模式:通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制,在有上位控制装置的外环PID控制时速度模式也可以进行定位,但必须把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。位置模式也支持直接负载外环检测位置信号,此时的电机轴端的编码器只检测电机转速,位置信号就由直接的最终负载端的检测装置来提供了,这样的优点在于可以减少中间传动过程中的误差,增加了整个系统的定位精度。
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伺服驱动器均采用数字信号处理器(DSP)作为控制核心,可以实现比较复杂的控制算法,实现数字化、网络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模块(IPM)为核心设计的驱动电路,IPM内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路,在主回路中还加入了软启动电路,以减小启动过程对驱动器的冲击。
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智能步进伺服驱动器是一种带反馈信号的闭环控制步进驱动器,它的智能是指脉冲信号不需要上位机来控制驱动器。智能步进伺服驱动器自带CPU、存储器,连接PC机进行参数设置,存储设置好的参数,就可以自动控制步进电动机的运行。
智能步进伺服驱动器是智能伺服驱动器的一种,其他还有:无刷智能伺服驱动器、DC智能伺服驱动器、有刷电机智能伺服驱动器、步进电机智能伺服驱动器、感应电机智能伺服驱动器、永磁同步电机伺服驱动器、智能电机智能伺服驱动器。
智能伺服驱动器采用数字信号处理器(DSP)作为控制核心,包含运动控制算法,PLC算法、伺服控制算法等,具有数字化、网络化、集成化、智能化的特点,是未来驱动器的发展趋势。
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步进电机细分与定位精度有一定的关系,但并非细分越高,定位精度越高。步进电机定位精度如2点描述。更高的细分无助于电机精度的提高。但是细分越高,但脉冲步距当量越小,低速平稳性越好。
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步进电机因其本身的结构,可以使其即便没有编码器也能精确定位。一个脉冲电机运行一步,脉冲数量决定其转动角度;脉冲频率决定其转动速度。通常情况下,步进电机的定位精度能做到360° /(1000~4000)。
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步进电机的力矩与其运转速度相关,输出力矩在低速区域得以保持,但随着电机转速提高,输出力矩逐渐衰减。因此,设备应用一般是在电机恒力矩输出的速度段。电机的力矩保持特性因电机大小而已,也与电机参数,供电电压相关。
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1.丝杆步进电动机工作时每相绕组不是恒定地通电,而是按一定的规律轮流通电。
2.每输入一个脉冲电信号转子转过的角度称为步距角。
3.丝杆步进电机可以按特定指令进行角度控制,也可以进行速度控制。角度控制时,每输入一个脉冲,定子绕组就换接一次,输出轴就转过一个角度,其步数与脉冲数一致,输出轴转动的角位移量与输入脉冲成正比。速度控制时,步进电机绕组中送入的是连续脉冲,各相绕组不断地轮流通电,步进电机连续动转,它的转速与脉冲频率成正比。改变通电顺序,即改变定子磁场旋转方向,就可以控制电机正转或是反转。
4.丝杆步进电机具有自锁能力。当控制脉冲停止输入,而让最后一个脉冲控制的绕组继续通直流电时,则电机可以保持在固定的位置上,即停在最后一个脉冲控制的角位移的终点位置上,这样,步进电机可以实现停车时转子定位。
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丝杆步进电机,或称线性步进电机,是由磁性转子铁芯通过与由定子产生的脉冲电磁场相互作用而产生转动,丝杆步进电机在电机内部把旋转运动转化为线性运动。
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步进电机具有良好的可控性,因此被用作各种自动化设备的驱动源。步进电机与滚珠丝杠相结合,将电机的旋转运动转换成线性运动,同时兼具高效率、高精度、高刚性和长寿命的特点。因而滚珠丝杆步进电机被广泛应用于各种精密仪器、电子设备和数控机床等行业。
PBC&MOONS'凭借在混合式步进电机领域优秀的开发能力和丰富的应用经验,结合高品质的滚珠丝杠和螺母,设计开发了新型滚珠直线步进电机。
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对于各种步进电机,内部由铁芯和绕组线圈组成。绕组电阻大,电就会产生损耗,损耗与电阻和电流的平方成正比,也就是我们常说的铜损。如果电流不是标准的DC或正弦波,也会产生谐波损耗;铁芯中存在磁滞涡流效应,在交变磁场中也会产生损耗。其大小与材料、电流、频率、电压有关,称为铁损。铜损和铁损会以热量的形式表现出来,影响电机的效率。步进电机一般追求定位精度和转矩输出,效率低,电流大,谐波成分高,电流的交变频率也随转速变化。所以步进电机一般都会发热,情况比一般交流电机更严重。
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①高可靠性
为了保护电机驱动器IC不受异常电压和电流的影响,电机驱动器需要具备充分的保护功能,如防止因电源电压降低而引起误动作的功能等。另外还要求搭载在电机启动时或强制停止和堵转时控制电机电流的电流限制功能,以及将故障状态输出到外部主机处理器的功能,以确保安全性。
②低功耗、高效率
为了降低电机的功耗,需要低功耗的功率元器件和驱动技术。例如通过使用自动超前角调整功能等,可在从低速旋转到高速旋转的大范围转速区间内获得非常高的效率。
③静音、低振动
对于电机工作时的噪声和振动而言,驱动波形的优化非常重要。这就需要根据各领域的用途,选择最适合各种电机磁路的激励驱动技术。比如无刷直流电机驱动器的合适激励模式(120度、150度、正弦波)、风扇电机驱动器的软启动技术、步进电机驱动器的电流衰减方式(Decay技术)等。
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1、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。
2、提高了电机的输出转矩
尤其是对三相反应式电机,其力矩比不细分时提高约30-40% 。
3、提高了电机的分辨率
由于减小了步距角、提高了步距的均匀度,‘提高电机的分辨率’是不言而喻的
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伺服电机工作原理:伺服主要靠脉冲来定位,基本上可以这样理解,伺服电机接收到1个脉冲,就会旋转1个脉冲对应的角度,从而实现位移,因为,伺服电机本身具备发出脉冲的功能,所以伺服电机每旋转一个角度,都会发出对应数量的脉冲,这样,和伺服电机接受的脉冲形成了呼应,或者叫闭环,如此一来,系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机,同时又收了多少脉冲回来,这样,就能够很精确的控制电机的转动,从而实现精确的定位,可以达到0.001mm。
步进电机工作原理:步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度,称为“步距角”,它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的
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有以下几种原因会造成电机不转:
1,过载堵转(此时电机有啸叫声)
2,电机是否处于脱机状态
3,控制系统是否有脉冲信号给步进电机驱动器,接线是否有问题
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遇到这种情况是因为步进电机工作在振荡区,解决办法
1,改变输入信号频率CP来避开振荡区。
2,采用细分驱动器,使步距角减少,运行平滑些。
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步进电机是一种将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制电机。步进电机开环控制系统操作方便,且价格相对低廉,所以应用比较广泛。步进电机需要配置步进驱动器,利用电子电路,将直流电变成分时供电的多相时序控制电流为其供电,才能正常工作,因此虽然步进电机已被广泛地应用,但其并不能像普通的交(直)流电机那样在常规条件下使用,必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用,因此也经常会出现一些定位不准的故障。
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一、在选用伺服电机时,对电机外部工况我们要关注以下5个因素:
1、负载机构:确定机构类型以及其细节数据,如滚珠丝杆长度、滚珠丝杆的直径、行程和带轮直径等。
2、动作模式:决定控制对象部分的动作模式,时间与速度的关系;将控制对象的动作模式换算为电机轴上的动作形式;确定运行模式,包括加速时间(ta)、匀速时间(tu)、减速时间(td)、停止时间(ts)、循环时间(tc)和运动距离(L)等参数。
3、负载的惯量、转矩和转速:经换算可得到电机轴上的全负载惯量和全负载转矩。
4、定位精度:确认编码器的脉冲数是否满足系统要求规格的分辨率。
5、使用环境:如环境温度、湿度、使用环境大气及振动冲击等等。
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