步進伺服驅動器是一種可以將其接收到的電脈沖信號轉換為角位移的執行器。當步進伺服驅動器接收到電脈沖信號時,驅動其步進電機按照原先設定的方向旋轉一個固定的角位移(我們稱之為“步距角”),并以固定的角度逐步旋轉。我們可以通過控制它發出的脈沖個數來控制它的角度的位移,從而達到準確定位的目的;同時,我們可以通過控制其脈沖信號的頻率來控制其步進電機的速度和加速度,從而達到調速定位的目的。廣泛應用于各種雕刻機、水晶磨床、中型CNC機床、EEG繡花機、包裝機械、噴泉、點膠機、切割送料系統等。步進電機的相數是指步進電機中的線圈數,常用的步進電機有二相、三相、四相和五相。常見的兩相步進電機的步距角為1.8度,三相1.2度,五相0.72度。在未配置步進電機細分驅動器時,用戶主要依靠選擇不同相數的步進電機來滿足步距角的要求。如果使用細分驅動器,相位編號將變得毫無意義,用戶只能通過改變驅動器上的細分編號來改變步距角。步進伺服驅動器的細分將使電機的運行性能發生質的飛躍,但這一切都是驅動器本身產生的,與電機和控制系統無關。在應用中,用戶****需要注意的是步進電機步距角的變化,它會對控制系統發出的步進信號的頻率產生影響。由于細分后步進電機的步距角會變小,因此應相應提高步進信號的頻率。以1.8度步進電機為例:驅動器步距角在半步狀態下為0.9度,在十細分狀態下為0.18度,普通步進電機的精度為步進角的3~5%。步進電機一步的偏差不會影響下一步的精度,因此步進電機的精度不會累加。
帶位置傳感器和不帶位置傳感器的步進伺服驅動器的區別:很多應用都是由電機的轉速和轉矩來控制的,電機的啟動和驅動方式大致可以分為兩種:①帶位置傳感器驅動和②不帶位置傳感器驅動。①帶位置傳感器的步進伺服驅動器:需要傳感器檢測電機轉速和位置的步進伺服驅動器方式。② 不帶位置傳感器的步進伺服驅動器:不帶上述傳感器的步進伺服驅動器方式。①電機具有傳感器驅動的優點:在啟動和驅動時能準確檢測電機的位置和轉動,通過內置硬接線邏輯控制器的步進伺服驅動器器,可以實現平滑的步進伺服驅動器和轉動控制從低速到高速 2.缺點:電機中必須安裝霍爾元件/霍爾IC等傳感器,因此需要考慮傳感器的安裝位置精度以及連接傳感器和電機控制器的接線。②無傳感器步進伺服驅動器的優點:可用于驅動物理上無法配備傳感器的電機和暴露在高溫、水、油等惡劣環境中的電機。缺點:由于使用速度電動勢在低速時表現不佳,且旋轉位置是通過MCU計算估計的,整體響應性能較差。此外,使用電機電流、電壓和電機參數(電機繞組的R、L)而不是位置和旋轉檢測傳感器的估計會受到電機個體差異的影響。對于無傳感器驅動,另一種方法是使用外部強制換相信號通過MCU以外的專用硬接線邏輯控制器啟動,然后使用速度電動勢作為位置信號。綜上所述,兩種方法各有優缺點。因此,有必要根據電機的使用環境、對可靠性的要求程度以及電機負載的類型(恒轉矩、恒輸出)選擇適合所需特性的步進伺服驅動器方法。
步進伺服驅動器工作方式 1.整步驅動 在全步運行中,同一種步進電機可配全步/半步驅動器或細分驅動器,但運行效果不同。步進伺服驅動器根據脈沖/方向指令對兩相步進電機的兩個線圈進行循環勵磁(即給線圈充電以設定電流)。這種驅動方式的每個脈沖都會使電機移動一個基本步距角,即1.80度(標準的兩相電機一圈有200個步距角)。 2.半步驅動 單相勵磁時,電機軸停在整步位置。如果驅動器接收到下一個脈沖,并依次保持另一相處于勵磁狀態,則電機軸將移動半步角,并在兩個相鄰的整步位置之間停止。這樣,兩相線圈循環受單相作用,然后兩相勵磁步進電機以每脈沖0.90度的半步方式旋轉。與全步模式相比,半步模式在低速運行時具有精度雙倍、振動小等優點,因此在實際使用全步/半步驅動器時一般選擇半步模式。 3.細分驅動 細分驅動方式有兩個優點:低速振動小,定位精度高。細分驅動器廣泛應用于有時需要低速運行(即電機軸有時工作在60rpm以下)或定位精度小于0.90度的步進應用中。其基本原理是按正余弦步進精確控制電機兩個線圈的電流,使一個步距角的距離可以分成幾個細分步距。
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