HBS57 全數(shù)字式閉環(huán)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器 可配57/60閉環(huán)

一、產(chǎn)品簡(jiǎn)介

1．概述

HBS57 是本公司基于十幾年步進(jìn)與伺服研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)成功的一款新型閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器， 采用****專用電機(jī)控制雙核DSP 芯片和應(yīng)用矢量型閉環(huán)控制算法，從而****克服了開環(huán)步進(jìn)電機(jī)丟步的問(wèn)題，同時(shí)也能明顯提升電機(jī)的高速性能、降低電機(jī)的發(fā)熱程度和減小電機(jī)的高中低速振動(dòng)，從而提升機(jī)器的加工速度和精度以及降低機(jī)器的能耗。此外，在電機(jī)連續(xù)過(guò)載時(shí)，驅(qū)動(dòng)器會(huì)輸出報(bào)警信號(hào)，具有與交流伺服系統(tǒng)同樣的可靠性。 當(dāng)然電機(jī)安裝尺寸與傳統(tǒng)的二相42-57系列步進(jìn)電機(jī)完全兼容，傳統(tǒng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)方案極易升級(jí)，并且成本相比開環(huán)步進(jìn)電機(jī)增加不多，僅相當(dāng)于傳統(tǒng)交流伺服系統(tǒng)的 30-50%。

2．技術(shù)背景與特點(diǎn)

閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)控制作為一種新型的步進(jìn)電機(jī)控制技術(shù)，是在傳統(tǒng)二相步進(jìn)電機(jī)后軸上安裝了高精度光學(xué)增量編碼器，由于編碼器具備轉(zhuǎn)子實(shí)時(shí)位置信息回傳特性，所以驅(qū)動(dòng)器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電機(jī)軸位置，每秒取樣電機(jī)軸位置信息達(dá)到20000次，這使得驅(qū)動(dòng)器可實(shí)時(shí)補(bǔ)償位移偏差，保證精確定位。而傳統(tǒng)開環(huán)步進(jìn)電機(jī)，由于無(wú)編碼器反饋轉(zhuǎn)子實(shí)時(shí)位置信息，當(dāng)負(fù)載突然變化時(shí)，電機(jī)會(huì)出現(xiàn)丟步，從而導(dǎo)致定位錯(cuò)誤，最終給用戶帶來(lái)巨大損失。

閉環(huán)步進(jìn)系統(tǒng)特別適用于低剛性負(fù)載情況（如：皮帶，滑輪系統(tǒng)），如果使用交流伺服系統(tǒng)，它們有一個(gè)共同的問(wèn)題，就是一直要做補(bǔ)償動(dòng)作。為了得到較好的剛性，交流伺服系統(tǒng)特別希望工作在高增益條件下，這樣極易導(dǎo)致交流伺服電機(jī)定位時(shí)會(huì)偏離位置，而驅(qū)動(dòng)器會(huì)通過(guò)相反方向超調(diào)來(lái)糾正偏差，這種空震現(xiàn)象，在系統(tǒng)中十分普遍，其中靜止摩擦力明顯高于運(yùn)行摩擦力。解決方案是降低增益，但是響應(yīng)速度和精確度會(huì)受到影響。而閉環(huán)步進(jìn)系統(tǒng)能****解決這個(gè)問(wèn)題。它利用步進(jìn)電機(jī)的獨(dú)特性能，將其固定在既定位置，減少震蕩。這種優(yōu)點(diǎn)特別適用于納米技術(shù)，半導(dǎo)體制造，視覺(jué)系統(tǒng)和噴墨打印領(lǐng)域，因?yàn)橐陨现圃煨袠I(yè)對(duì)系統(tǒng)的低振動(dòng)性有很高要求。

    HBS57采用了1000p/r高精度光學(xué)編碼器。區(qū)別于傳統(tǒng)的內(nèi)部微細(xì)分步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器，系統(tǒng)內(nèi)部的高性能雙核數(shù)字信號(hào)處理器（DSP），使用矢量控制和濾波技術(shù)，以****次諧波達(dá)到平穩(wěn)的旋轉(zhuǎn)控制。

在高負(fù)載和高速情況下，HBS57表現(xiàn)依舊出色，不會(huì)出現(xiàn)失步或定位錯(cuò)誤。轉(zhuǎn)矩輸出較之普通步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器而言，HBS57在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)可保持高轉(zhuǎn)矩輸出，在****負(fù)載情況下，步進(jìn)電機(jī)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)而不會(huì)出現(xiàn)失步現(xiàn)象。區(qū)別于傳統(tǒng)開環(huán)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器，HBS57倚靠其創(chuàng)新的電流相位控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了在高速運(yùn)動(dòng)條件下，持續(xù)高轉(zhuǎn)矩運(yùn)行。因其可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)當(dāng)前定位特性，讓步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)了在****負(fù)載下，仍可以保持高轉(zhuǎn)矩輸出。

由于HBS57驅(qū)動(dòng)器可以根據(jù)負(fù)載變化，實(shí)時(shí)調(diào)整控制電流，因此可以減少熱量的產(chǎn)生，提升使用效能，相比開環(huán)步進(jìn)電機(jī)，發(fā)熱量減少50%以上，使得電機(jī)和軸承壽命得以延長(zhǎng)，提升產(chǎn)品品質(zhì)，降低維修率。

3．性能參數(shù)

u 采用全新32位電機(jī)控制專用雙核DSP芯片；

u 采用先進(jìn)的矢量電流及速度和位置閉環(huán)控制算法；

u 靜態(tài)電流和動(dòng)態(tài)電流比例可以任意設(shè)置（0---7A范圍內(nèi)）；

u 可驅(qū)動(dòng) 42-60全系列二相混合式步進(jìn)伺服電機(jī)；

u 電機(jī)標(biāo)配1000線高精度編碼器；

u 光耦隔離差分信號(hào)輸入；

u 脈沖響應(yīng)頻率****可達(dá)300KHZ；

u 細(xì)分16檔設(shè)定（400-51200），特殊細(xì)分可按客戶要求更改；

u 具有過(guò)流、過(guò)壓、超速、過(guò)熱、跟蹤誤差超差等保護(hù)功能；

u 支持指令控制模式；

u 集成RS232通信功能，并且支持PC端軟件調(diào)試參數(shù)；

4．產(chǎn)品相對(duì)優(yōu)勢(shì)

    ● 優(yōu)于開環(huán)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的特點(diǎn)：

u 準(zhǔn)確定位，電機(jī)不會(huì)失步；

u 定位穩(wěn)定，即使受到外部力量影響，如機(jī)械振動(dòng)或垂直定位保持，也會(huì)自動(dòng)回復(fù)到原位；

u 采用****額定轉(zhuǎn)矩來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，而傳統(tǒng)開環(huán)步進(jìn)電機(jī)為避免失步問(wèn)題，通常只會(huì)用50%額定轉(zhuǎn)矩來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)；

u HBS57的控制電流依負(fù)載而定，電機(jī)能在高速下運(yùn)行，而傳統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)無(wú)論荷重，一律使用恒定電流，因此能效大大提高；

u 由于電機(jī)轉(zhuǎn)矩輸出沒(méi)有損失，所以電機(jī)的體積相比原來(lái)的開環(huán)系統(tǒng)降低1-2檔，從而使電機(jī)的安裝尺寸更小，系統(tǒng)成本下降；

●優(yōu)于交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的特點(diǎn)：

u 無(wú)需調(diào)整增益(應(yīng)負(fù)載變化自動(dòng)調(diào)整增益)；

u 維持穩(wěn)定的位置控制，定位完成后無(wú)抖動(dòng)；

u 可以實(shí)現(xiàn)快速定位，加減速曲線可以更陡，從而提高加工效率；

u 擅長(zhǎng)在快速短行程運(yùn)動(dòng)中持續(xù)運(yùn)行；

u 成本只是交流伺服系統(tǒng)的30%-50%；

二、電氣、機(jī)械和環(huán)境指標(biāo)

1．電氣指標(biāo)

2．使用環(huán)境及參數(shù)

3．機(jī)械安裝尺寸圖(單位:mm) 

4．加強(qiáng)散熱方式 

（1）驅(qū)動(dòng)器的可靠工作溫度通常在60℃以內(nèi)，電機(jī)工作溫度為80℃以內(nèi)； 

    （2）安裝驅(qū)動(dòng)器時(shí)請(qǐng)采用直立側(cè)面安裝，使散熱器表面形成較強(qiáng)的空氣對(duì)流；必要時(shí)靠近驅(qū)動(dòng)器處安裝風(fēng)扇，強(qiáng)制散熱，保證驅(qū)動(dòng)器在可靠工作溫度范圍內(nèi)工作。

三、驅(qū)動(dòng)器接口與接線介紹

1．接口定義

A、電機(jī)和電源輸入端口

注意：電機(jī)線相位間不能互換

B、編碼器信號(hào)輸入端口

C、控制信號(hào)端口

D、輸出信號(hào)端口

2．控制信號(hào)接口電路圖

控制信號(hào)輸入和輸出接口電路圖，如圖3所示。

（1）輸入信號(hào)共陽(yáng)接法

（2）輸入信號(hào)共陰接法

（3）差分輸入的時(shí)候請(qǐng)按下圖接線

圖3(a) 差分方式控制信號(hào)接口接線圖

   注意：控制信號(hào)電平兼容5V-24V，只要控制信號(hào)輸入端電平在5-24V之間就無(wú)需再外接電阻R1，R2。

3．控制信號(hào)時(shí)序圖 

為了避免一些誤動(dòng)作和偏差，PUL、DIR 和ENA 應(yīng)滿足一定要求，如下圖4所示：

圖4 時(shí)序圖

注釋： 

（1）t1：ENA（使能信號(hào)）應(yīng)提前DIR 至少5μs，確定為高。一般情況下建議ENA+和ENA-懸空即可。 

（2）t2：DIR 至少提前PUL 下降沿5μs 確定其狀態(tài)高或低。 

（3）t3：脈沖寬度至少不小于2.5μs。 

（4）t4：低電平寬度不小于2.5μs。 

4．控制信號(hào)模式設(shè)置

脈沖觸發(fā)沿和單雙脈沖選擇：通過(guò)PC機(jī)軟件手持調(diào)試器設(shè)置脈沖上升沿或下降沿觸發(fā)有效；還可以設(shè)置單脈沖模式、雙脈沖模式、正交脈沖模式以及內(nèi)部指令模式，半流比例，全流比例等參數(shù)。

5．狀態(tài)指示燈：

綠色 LED 為電源指示燈，當(dāng)驅(qū)動(dòng)器接通電源時(shí)，該 LED 常亮；當(dāng)驅(qū)動(dòng)器切斷電源時(shí)，該 LED 熄滅。紅色 LED 為故障指示燈，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，該指示燈以 5 秒鐘為周期循環(huán)閃爍； 當(dāng)故障被用戶清除時(shí)， 紅色 LED 常滅。 紅色 LED閃爍頻率為 2Hz，其中 LED 亮 200ms，滅 300ms。紅色 LED 在 5 秒鐘內(nèi)閃爍次數(shù)代表不同的故障信息，具體關(guān)系如下表所示：

四、撥碼開關(guān)設(shè)定

HBS57驅(qū)動(dòng)器采用六位撥碼開關(guān)設(shè)定細(xì)分和其他功能，詳細(xì)描述如下：

1．細(xì)分設(shè)定

3．電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向

除了以上可以通過(guò)撥碼開關(guān)設(shè)定細(xì)分?jǐn)?shù)，后續(xù)根據(jù)特殊客戶要求，我們也可以提供特殊細(xì)分的驅(qū)動(dòng)器。

五、驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)置

HBS57的參數(shù)設(shè)置必須通過(guò)PC機(jī)的RS232串行通訊口，采用專用調(diào)試軟件完成參數(shù)設(shè)置， 驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部存有一套對(duì)應(yīng)電機(jī)****的默認(rèn)出廠配置參數(shù)，用戶只須按照具體使用情況，調(diào)整撥碼開關(guān)選擇電機(jī)型號(hào)，并且根據(jù)使用要求設(shè)定驅(qū)動(dòng)器細(xì)分?jǐn)?shù)即可，具體調(diào)試情況請(qǐng)參看調(diào)試軟件的使用說(shuō)明文檔。具體可調(diào)整參數(shù)及功能見(jiàn)下表：

3．電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向

除了以上可以通過(guò)撥碼開關(guān)設(shè)定細(xì)分?jǐn)?shù)，后續(xù)根據(jù)特殊客戶要求，我們也可以提供特殊細(xì)分的驅(qū)動(dòng)器。

五、驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)置

HBS57的參數(shù)設(shè)置必須通過(guò)PC機(jī)的RS232串行通訊口，采用專用調(diào)試軟件完成參數(shù)設(shè)置， 驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部存有一套對(duì)應(yīng)電機(jī)****的默認(rèn)出廠配置參數(shù)，用戶只須按照具體使用情況，調(diào)整撥碼開關(guān)選擇電機(jī)型號(hào)，并且根據(jù)使用要求設(shè)定驅(qū)動(dòng)器細(xì)分?jǐn)?shù)即可，具體調(diào)試情況請(qǐng)參看調(diào)試軟件的使用說(shuō)明文檔。具體可調(diào)整參數(shù)及功能見(jiàn)下表：

注意：驅(qū)動(dòng)器出廠默認(rèn)的電流環(huán)、位置環(huán)和速度環(huán)參數(shù)為配套電機(jī)的****參數(shù)，客戶一般無(wú)需修改，只需要根據(jù)系統(tǒng)控制的需要選擇好電機(jī)細(xì)分?jǐn)?shù)及額定電流數(shù)即可。 

六、供電電源選擇

電源電壓在DC16V-70V之間都可以正常工作，HBS57驅(qū)動(dòng)器****采用非穩(wěn)壓型直流電源供電，也可以采用變壓器降壓后直接給驅(qū)動(dòng)器供電。注意應(yīng)使整流后電壓紋波峰值不超過(guò) 70V。建議用戶使用 24V-48V 直流開關(guān)電源供電，避免電網(wǎng)波動(dòng)超過(guò)驅(qū)動(dòng)器電壓工作范圍。 

    如果使用穩(wěn)壓型開關(guān)電源供電，應(yīng)注意開關(guān)電源的輸出電流范圍需設(shè)成****。 

請(qǐng)注意： 

1）接線時(shí)要注意電源輸入跟電機(jī)相線切勿接錯(cuò)； 

2）****用非穩(wěn)壓型電源； 

3）采用非穩(wěn)壓電源時(shí)，電源電流輸出能力應(yīng)大于驅(qū)動(dòng)器設(shè)定電流的60%即可； 

4）采用穩(wěn)壓開關(guān)電源時(shí)，電源的輸出電流應(yīng)大于或等于驅(qū)動(dòng)器的工作電流； 

    5）為降低成本，兩三個(gè)驅(qū)動(dòng)器可共用一個(gè)電源，但應(yīng)保證電源功率足夠大。

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