1.什么是步進(jìn)電機(jī),什么是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器?
步進(jìn)電機(jī)是一種作為控制用的特種電機(jī), 它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度(稱為“步距角”)一步一步運(yùn)行的, 其特點(diǎn)是沒有積累誤差, 所以廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行要有一電子裝置進(jìn)行驅(qū)動, 這種裝置就是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器, 它是把控制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號轉(zhuǎn)化為步進(jìn)電機(jī)的角位移, 或者說: 控制系統(tǒng)每發(fā)一個脈沖信號, 通過驅(qū)動器就使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一步距角。所以步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖信號的頻率成正比。
所以,控制步進(jìn)脈沖信號的頻率,可以對電機(jī)精確調(diào)速;控制步進(jìn)脈沖的個數(shù),可以對電機(jī)精確定位目的。
2.什么是驅(qū)動器的細(xì)分?什么是運(yùn)行拍數(shù)?步距角如何計(jì)算?
要了解“細(xì)分”,先要弄清“步距角”這個概念:它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進(jìn)脈沖信號,電機(jī)所轉(zhuǎn)動的角度。電機(jī)出廠時給出了一個步距角的值,如86BYG250A型電機(jī)給出的值為0.9°/1.8°(表示半步工作時為0.9°、整步工作時為1.8°),這個步距角可以稱之為‘電機(jī)固有步距角’,它不一定是電機(jī)實(shí)際工作時的真正步距角,真正的步距角和驅(qū)動器有關(guān),參見下表(以86BYG250A電機(jī)為例):
電機(jī)固有步距角 運(yùn)行拍數(shù) 細(xì)分?jǐn)?shù) 電機(jī)運(yùn)行時的真正步距角
0.9°/1.8° 8 驅(qū)動器工作在2細(xì)分即半步狀態(tài) 0.9°
0.9°/1.8° 20 細(xì)分驅(qū)動器工作在5細(xì)分狀態(tài) 0.36°
0.9°/1.8° 40 細(xì)分驅(qū)動器工作在10細(xì)分狀態(tài) 0.18°
0.9°/1.8° 80 細(xì)分驅(qū)動器工作在20細(xì)分狀態(tài) 0.09°
0.9°/1.8° 160 細(xì)分驅(qū)動器工作在40細(xì)分狀態(tài) 0.045°
簡單地講,細(xì)分?jǐn)?shù)就是指電機(jī)運(yùn)行時的真正步距角是固有步距角(整步)的幾分指一。從上表可以看出:驅(qū)動器工作在10細(xì)分狀態(tài)時,其步距角只為‘電機(jī)固有步距角’的十分之一,也就是說:當(dāng)驅(qū)動器工作在不細(xì)分的整步狀態(tài)時,控制系統(tǒng)每發(fā)一個步進(jìn)脈沖,電機(jī)轉(zhuǎn)動1.8°;而用細(xì)分驅(qū)動器工作在10細(xì)分狀態(tài)時,電機(jī)只轉(zhuǎn)動了0.18° ,這就是細(xì)分的基本概念。
更為準(zhǔn)確地描述驅(qū)動器細(xì)分特性的是運(yùn)行拍數(shù),運(yùn)行拍數(shù)指步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行時每轉(zhuǎn)一個齒距所需的脈沖數(shù)。86BYG250A電機(jī)有50個齒,如果運(yùn)行拍數(shù)設(shè)置為160,那么步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一圈總共需要50×160=8000步;對應(yīng)步距角為360°÷8000=0.045°。請注意,如果運(yùn)行拍數(shù)設(shè)為30,按上表對應(yīng)關(guān)系細(xì)分?jǐn)?shù)為7.5,不是一個整數(shù)。
細(xì)分功能完全是由驅(qū)動器靠精確控制電機(jī)的相電流所產(chǎn)生的,與電機(jī)無關(guān)。
3.驅(qū)動器細(xì)分有什么優(yōu)點(diǎn)?
其一, 完全消除了電機(jī)的低頻振蕩。低頻振蕩是步進(jìn)電機(jī)(尤其是反應(yīng)式電機(jī))的固有特性,而細(xì)分是消除它的唯一途徑,如果您的步進(jìn)電機(jī)有時要在共振區(qū)工作(如走圓弧),選擇細(xì)分驅(qū)動器是唯一的選擇。
其二, 提高了電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。細(xì)分比不細(xì)分,輸出轉(zhuǎn)矩對各種電機(jī)都有不同程度的提升。
其三, 提高了電機(jī)的分辨率。減小了步距角,提高了步距的均勻度。
4.反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)與混合式步進(jìn)電機(jī)的區(qū)別?
首先,在結(jié)構(gòu)和材料上不同,反應(yīng)式電機(jī)不象混合式電機(jī)那樣內(nèi)部具有永久磁性材料,混合式電機(jī)具有一定的自鎖轉(zhuǎn)矩。
其次,在運(yùn)行性能上有差別,混合式電機(jī)運(yùn)行時相對較平穩(wěn),輸出力矩相對較大,運(yùn)行聲音小。
再次,兩種電機(jī)在價格上有差別,反應(yīng)式電機(jī)比混合式電機(jī)相對便宜,但并不明顯。
5.步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行方向和我要求的相反,怎樣調(diào)整?
一種方法是改變控制系統(tǒng)的方向信號。
另一種方法是通過調(diào)整電機(jī)的接線來改變方向,具體如下表
電機(jī)接線方式 原來接線序列 換向后接線序列
兩相四線 A,A',B,B' A',A,B,B'或者A,A',B',B
三相三線 A,B,C B,A,C或者A,C,B
三相六線 A,A',B,B',C,C' B,B',A,A',C,C'或者A,A',C,C',B,B'
五相五線 A,B,C,D,E E,D,C,B,A
6.電機(jī)是二相四相六根和八根線的,而驅(qū)動器只要求接四根線,該怎樣使用?
四相混合式電機(jī)也稱二相混合式電機(jī),只是四相電機(jī)的繞組引出線有多種接法。
四出線電機(jī)
1和2為一相,分別接A和/A;3和4為一相,分別接B和/B。
六出線電機(jī)
1和2為一相,分別接A和/A;5和6為一相,分別接B和/B。
3和4不用,分別懸空(請勿相連)。
八出線電機(jī)
1和3相連,2和4相連,分別接A和/A;5和7相連,6和8相連,分別接B和/B。
7.電機(jī)的噪音特別大;而且沒有力,電機(jī)本身在振動?
如遇到這種情況時,是因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)工作在振蕩區(qū),一般改變輸入信號頻率CP就可以解決此問題。
8.電機(jī)在低速運(yùn)行時正常,當(dāng)是頻率略高一點(diǎn)就出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象?
遇到這種情況多是因?yàn)榧釉隍?qū)動器的電源電壓不夠高引起的;把輸入電壓加高一些,就可以解決此問題,注意不能高于驅(qū)動器電源端標(biāo)注的最高電壓;否則會引起驅(qū)動器燒毀.
9.驅(qū)動器通電以后,電機(jī)在抖動,不能運(yùn)轉(zhuǎn)?
遇到這種情況時,首先檢查電機(jī)的繞組與驅(qū)動器連接有沒有接錯;如沒有接錯再檢查輸入頻率CP是否太高;是否升降頻設(shè)計(jì)不合理,參考升降頻設(shè)計(jì);以上原因都不是,可能是驅(qū)動器燒毀,請與我們聯(lián)系。
10.升降速設(shè)計(jì)
步進(jìn)電機(jī)速度控制是靠輸入的脈沖信號的變化來改變的,從理論上說,只需給驅(qū)動器脈沖信號即可,每給驅(qū)動器一個脈沖(CP),步進(jìn)電機(jī)就旋轉(zhuǎn)一個步距角(細(xì)分時為一個細(xì)分步距角)但是實(shí)際上,如果脈沖CP信號變化太快,步進(jìn)電機(jī)由于慣性將跟隨不上電信號的變化,這時會產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)和丟步現(xiàn)象,所以步進(jìn)電機(jī)在啟動時,必須有升速過程,在停止時必須有降速過程。一般來說升速和降速規(guī)律相同,以下為升速為例介紹:
升速過程由突跳頻率加升速曲線組成(降速過程反之)。突跳頻率是指步進(jìn)電機(jī)在靜止?fàn)顟B(tài)時突然施加的脈沖啟動頻率,此頻率不可太大,否則也會產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)和丟步。升降速曲線一般為指數(shù)曲線或經(jīng)過修調(diào)的指數(shù)曲線,當(dāng)然也可采用直線或正弦曲線等。用戶需根據(jù)自己的負(fù)載選擇合適的突跳頻率和升降速曲線,找到一條理想的曲線并不容易,一般需要多次‘試機(jī)’才行。指數(shù)曲線在實(shí)際軟件編程中比較麻煩,一般事先算好時間常數(shù)存貯在計(jì)算機(jī)存貯器內(nèi),工作過程中直接選取。
升降速曲線的設(shè)計(jì)直接影響電機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性、升降速快慢、電機(jī)運(yùn)行聲音、最高速度、定位精度。