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步进伺服驱动器的作用(CZZ)
2022年5月25日

步进伺服驱动器是一种可以将其接收到的电脉冲信号转换为角位移的执行器。当步进伺服驱动器接收到电脉冲信号时,驱动其步进电机按照原先设定的方向旋转一个固定的角位移(我们称之为“步距角”),并以固定的角度逐步旋转。我们可以通过控制它发出的脉冲个数来控制它的角度的位移,从而达到准确定位的目的;同时,我们可以通过控制其脉冲信号的频率来控制其步进电机的速度和加速度,从而达到调速定位的目的。广泛应用于各种雕刻机、水晶磨床、中型CNC机床、EEG绣花机、包装机械、喷泉、点胶机、切割送料系统等。步进电机的相数是指步进电机中的线圈数,常用的步进电机有二相、三相、四相和五相。常见的两相步进电机的步距角为1.8度,三相1.2度,五相0.72度。在未配置步进电机细分驱动器时,用户主要依靠选择不同相数的步进电机来满足步距角的要求。如果使用细分驱动器,相位编号将变得毫无意义,用户只能通过改变驱动器上的细分编号来改变步距角。步进伺服驱动器的细分将使电机的运行性能发生质的飞跃,但这一切都是驱动器本身产生的,与电机和控制系统无关。在应用中,用户****需要注意的是步进电机步距角的变化,它会对控制系统发出的步进信号的频率产生影响。由于细分后步进电机的步距角会变小,因此应相应提高步进信号的频率。以1.8度步进电机为例:驱动器步距角在半步状态下为0.9度,在十细分状态下为0.18度,普通步进电机的精度为步进角的3~5%。步进电机一步的偏差不会影响下一步的精度,因此步进电机的精度不会累加。

带位置传感器和不带位置传感器的步进伺服驱动器的区别:很多应用都是由电机的转速和转矩来控制的,电机的启动和驱动方式大致可以分为两种:①带位置传感器驱动和②不带位置传感器驱动。①带位置传感器的步进伺服驱动器:需要传感器检测电机转速和位置的步进伺服驱动器方式。② 不带位置传感器的步进伺服驱动器:不带上述传感器的步进伺服驱动器方式。①电机具有传感器驱动的优点:在启动和驱动时能准确检测电机的位置和转动,通过内置硬接线逻辑控制器的步进伺服驱动器器,可以实现平滑的步进伺服驱动器和转动控制从低速到高速 2.缺点:电机中必须安装霍尔元件/霍尔IC等传感器,因此需要考虑传感器的安装位置精度以及连接传感器和电机控制器的接线。②无传感器步进伺服驱动器的优点:可用于驱动物理上无法配备传感器的电机和暴露在高温、水、油等恶劣环境中的电机。缺点:由于使用速度电动势在低速时表现不佳,且旋转位置是通过MCU计算估计的,整体响应性能较差。此外,使用电机电流、电压和电机参数(电机绕组的RL)而不是位置和旋转检测传感器的估计会受到电机个体差异的影响。对于无传感器驱动,另一种方法是使用外部强制换相信号通过MCU以外的专用硬接线逻辑控制器启动,然后使用速度电动势作为位置信号。综上所述,两种方法各有优缺点。因此,有必要根据电机的使用环境、对可靠性的要求程度以及电机负载的类型(恒转矩、恒输出)选择适合所需特性的步进伺服驱动器方法。

步进伺服驱动器工作方式

1.整步驱动

在全步运行中,同一种步进电机可配全步/半步驱动器或细分驱动器,但运行效果不同。步进伺服驱动器根据脉冲/方向指令对两相步进电机的两个线圈进行循环励磁(即给线圈充电以设定电流)。这种驱动方式的每个脉冲都会使电机移动一个基本步距角,即1.80度(标准的两相电机一圈有200个步距角)。

2.半步驱动

单相励磁时,电机轴停在整步位置。如果驱动器接收到下一个脉冲,并依次保持另一相处于励磁状态,则电机轴将移动半步角,并在两个相邻的整步位置之间停止。这样,两相线圈循环受单相作用,然后两相励磁步进电机以每脉冲0.90度的半步方式旋转。与全步模式相比,半步模式在低速运行时具有精度双倍、振动小等优点,因此在实际使用全步/半步驱动器时一般选择半步模式。

3.细分驱动

细分驱动方式有两个优点:低速振动小,定位精度高。细分驱动器广泛应用于有时需要低速运行(即电机轴有时工作在60rpm以下)或定位精度小于0.90度的步进应用中。其基本原理是按正余弦步进精确控制电机两个线圈的电流,使一个步距角的距离可以分成几个细分步距。

 


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