步進電機選型指南/步進電機驅(qū)動器/步進電機控制器

ID:107593 · 發(fā)表于 2016-3-6 21:56

一、步進電機選用指南：
1、怎么確定步進電機的型號，要注意那幾個主要參數(shù)？混合式步進電機中的靜力矩，引線數(shù)，電感等參數(shù)如何理解？
一般是根據(jù)您的負載選電機，主要是參考步進電機的力矩，詳細的還涉及到電機的轉(zhuǎn)速和額定電流，傳動機構(gòu)等，起動的轉(zhuǎn)速和正常運行的轉(zhuǎn)速，另外還有電機的精度。
靜力矩或者叫保持轉(zhuǎn)矩（HOLDING TORQUE）:
是指步進電機通電但沒有轉(zhuǎn)動時，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。它是步進電機最重要的參數(shù)之一，通常步進電機在低速時的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。由于步進電機的輸出力矩隨速度的增大而不斷衰減，輸出功率也隨速度的增大而變化，所以保持轉(zhuǎn)矩就成為了衡量步進電機最重要的參數(shù)之一。比如，當人們說2N.m的步進電機，在沒有特殊說明的情況下是指保持轉(zhuǎn)矩為2N.m的步進電機。
定位力矩（DETENT TORQUE）
是指步進電機沒有通電的情況下，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。由于DETENT TORQUE 在國內(nèi)沒有統(tǒng)一的翻譯方式，不知道你說的定位力矩是不是這個，我認為是了。
從上面可以看出，靜力矩和定位力矩的區(qū)別就是電機通電和不通電定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩的區(qū)別了。
引線數(shù)：
引線數(shù)就比較直觀了，就是電機接線引腳的數(shù)目。2相雙極型電機是4根引線。2相單極型電機是5線或者6線的。
電感：
電感的參數(shù)一般而言不是電機重點參數(shù)，但是它和電機有非常密切的關(guān)系，電感通電產(chǎn)生電磁感應(yīng)才有電磁力。不過因為電磁力還和電機內(nèi)部其他東西有很大關(guān)系，很難從電感上看出什么，看電機力氣還是得看靜力矩和矩頻曲線。電感只是和驅(qū)動電路設(shè)計上有點關(guān)系。
2、步進電機選型注意事項
a、步進電機應(yīng)用于低速場合-----每分鐘轉(zhuǎn)速不超過1000轉(zhuǎn)，（0.9度時6666PPS)，最好在1000-3000PPS(0.9度）間使用，可通過減速裝置使其在此間工作，此時電機工作效率高，噪音低。
b、步進電機最好不使用整步狀態(tài)，整步狀態(tài)時振動大。
c、除了標稱為12V電壓的電機使用12V外，其他電機可根據(jù)驅(qū)動器選擇驅(qū)動電壓（建議：57BYG采用直流24V-36V，86BYG采用直流46V，110BYG采用高于直流80V）。當然，12伏電壓的電機也可以采用其他驅(qū)動電源，不過要考慮溫升。
d、轉(zhuǎn)動慣量大的負載應(yīng)選擇機座號較大的電機。
e、工作轉(zhuǎn)速較高的電機在帶動大慣量負載時，一般不要在工作轉(zhuǎn)速下起動，而應(yīng)該采用逐漸升頻提速，這樣一來電機不會失步，二來可以減少噪音，還可以提高停轉(zhuǎn)時的定位精度。
f、精度要求高時，應(yīng)通過采用機械減速、提高電機速度以及選用高細分數(shù)的驅(qū)動器來解決。電機不應(yīng)在振動區(qū)內(nèi)工作，如若必須可通過改變電壓、電流或增加阻尼的方法解決。
g、電機工作在600PPS（0.9度）以下，應(yīng)選擇小電流、大電感、低電壓的驅(qū)動器。
h、應(yīng)遵循先選電機后選驅(qū)動器的原則。
3、步進電機原理
步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速和停止位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉(zhuǎn)過一個步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進電機只有周期性誤差而無累積誤差的特點，使得其控制速度和位置非常簡單。步進電機與普通直流電機或交流電機在使用上的區(qū)別是，它不可以直接連接電源，必須在雙環(huán)形脈沖信號和功率驅(qū)動電路等組成的控制系統(tǒng)中使用。
4、步進電機的分類
混合式步進電機、反應(yīng)式步進電機、永磁式步進電機
5、 2相/3相步進電機的區(qū)別
2相電機成本低，但在低速時的震動較大，高速時力矩下降快；3相電機振動較小，高速性能好，比2相電機的速度高百分之30~50，2相步進電機步距角多為1.8 度，3相多為1.5度
6、步進電機和伺服電機的區(qū)別
力矩范圍：步進電機系統(tǒng)一般為中小力矩（一般在40Nm以下）范圍；伺服電機系統(tǒng)可實現(xiàn)全范圍。
速度范圍：步進電機系統(tǒng)速度低（一般在2000RPM以下，大力矩電機小于1000RPM）；伺服電機系統(tǒng)速度高（交流伺服可達5千RPM，直流伺服電機可達1~2萬RPM）。
控制方式：步進電機系統(tǒng)主要是位置控制，也可實現(xiàn)智能化的位置/轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩控制方式，低速時有振動（但使用高細分驅(qū)動器可明顯改善）；伺服電機系統(tǒng)閉環(huán)控制，運行平滑。
精度：步進電機系統(tǒng)一般精度較低，使用高細分驅(qū)動器時較高；伺服電機系統(tǒng)的精度取決于反饋裝置的分辨率。
矩頻特性：步進電機系統(tǒng)高速時力矩下降快；伺服電機系統(tǒng)的矩頻特性好，特性較硬。
過載特性：步進電機系統(tǒng)過載時會失步；伺服電機系統(tǒng)短時可承受3~10倍過載。
反饋方式：步進電機系統(tǒng)大多數(shù)為開環(huán)控制，也可接編碼器反饋，防止失步；伺服電機系統(tǒng)為閉環(huán)方式，編碼器反饋。
編碼器類型：步進電機系統(tǒng)開環(huán)控制時不用編碼器；伺服電機系統(tǒng)一般采用光電型旋轉(zhuǎn)編碼器（增量型/絕對值型），旋轉(zhuǎn)變壓器型。
響應(yīng)速度：步進電機系統(tǒng)相應(yīng)速度一般；伺服電機系統(tǒng)相應(yīng)速度快。
耐振動：步進電機系統(tǒng)耐振動好；伺服電機系統(tǒng)耐振動一般（旋轉(zhuǎn)變壓器型耐振動好）。
溫升：步進電機系統(tǒng)運行溫升較高；伺服電機系統(tǒng)一般。
維護性：步進電機系統(tǒng)基本可以免維護；伺服電機系統(tǒng)維護性較好。
價格：步進電機系統(tǒng)價格低；伺服電機系統(tǒng)價格高。
7、如何配用步進電機驅(qū)動器？
根據(jù)電機的電流，配用大于或等于此電流的驅(qū)動器。如果需要低振動或高精度時，可配用細分型驅(qū)動器。對于大轉(zhuǎn)矩電機，盡可能用高電壓型驅(qū)動器，以獲得良好的高速性能。
二、步進電機驅(qū)動器：
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（也可能電機力不夠），時走時停，大小步，震動大，抖動明顯，亂轉(zhuǎn)，缺相等。
三、步進電機控制器：
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

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