十大技巧搞定步进电机驱动器

文章来源:锐特步进电机 时间:2019-12-24 09:42:27 浏览:

  了解四个最常见的微步误解。

  误解1:高微步计数将导致该步的步距均匀。

  微步进有助于平稳运动。但是,具有256个微步/步驱动器并不自动意味着您会从这些微步的电动机中获得256个均匀间隔的运动增量。

  误解2:半步产生的扭矩比微步产生的扭矩大。

  半步进是对正弦电流波形的粗略近似,而微步进则对正弦驱动波形具有更好的近似。曲线下的面积变化不大,因此扭矩相同。

  误解三:全步距产生的扭矩要大于半步距。

  与在半步或微步配置中每相运行相同的最大电流相比,在两个电机相位完全同时开启的情况下,全步产生的转矩更大。但是,步进电动机受发热的限制。因此,在较高的峰值电流(时间√2)下运行半步或微步波形可使运动更平稳,并且扭矩,加热效果和功耗与全步模式相同。

  误解四:伺服驱动器胜于步进器。

  伺服驱动器将比步进器运行更平稳。但是,由于跟随误差可能会随干扰而变化,因此步进器将精确地遵循编程轨迹,而伺服器则不一定会遵循。

  确定负载要求。

  首先,确定负载类型。它是惯性负载还是摩擦负载?如果纯粹是惯性的,请使用某种类型的变速器使负载转矩与电动机转矩匹配。使用设备测量以所需速度和加速度移动负载所需的力。例如,您可以使用弹簧秤来测量线性轴上的力,或者使用扭矩表来测量旋转力。

  其次,确定应用电源电压。然后,选择一个至少具有目标运行速度所需扭矩两倍的步进器,并使用额定电压约为1/4的电动机。接下来,查看获得目标电动机扭矩所需的驱动器电流。根据该数字选择一个步进驱动器。

  技巧1和2由AllMotion Inc.的David Goodin提供

  注意扭矩问题。

  扭矩通常是许多与步进相关的问题的根源。两种相对常见的情况包括:

  速度转矩不足:大多数步进电动机都已卷绕并制造成在特定速度范围内以最佳水平运行。如果在低速应用中使用高速电动机,则很可能会泵入大量动力,但由于缺少扭矩,电动机仍会失速。将低速电机用于高速应用将产生相似的结果。

  惯性不匹配:电机无法在负载与惯性不匹配的情况下快速加速。关键是选择与负载大小紧密匹配的电动机大小。否则,电机将难以加速重载,不稳定的负载,并且如果加速太快,系统很容易失速。另一方面,如果以太大的扭矩连接到电动机,则系统可能会产生共振并引起很大的噪音,抖动或步数不正确。当负载不足以承受高转矩电动机时,一切都会通过电动机的共振放大。

  考虑电压和电流需求。

  选择步进驱动器的一种简单方法是寻找四样东西-电压,电流,微步进和最大步进脉冲速率。确保驱动器可以处理大范围的电流,以便您可以在不同的电压水平下测试系统以适合您的应用。驱动器应至少输出电动机额定电流的1.4倍。选择具有多种步进分辨率的驱动器,以测试不同的微步进设置以获得最平稳的运动。最后,确保驱动程序可以接收到足够的步进脉冲,以使电动机以所需的速度旋转。有时,驱动器被限制在10 kHz之类的小范围内。如果您希望使用1.8°步进器以8倍速微步进,那么您的最大每秒转数速度为10,000 /(8×200)= 6.25 rps。

  技巧3和4由Lin Engineering的Kayvan Abbassian提供

  施加正确的电压。

  微步进可以提高系统的分辨率,从而平滑旋转并防止振动和噪音。但是,如果将不正确的电压施加到PWM(脉冲宽度调制)或斩波器驱动器上,则会出现问题。我们收到有关这些驱动程序的许多问题。例如,如果电动机的额定电压为5 V,则许多用户想知道为什么需要施加更大的电压。他们还想知道为什么即使改用PWM /斩波器驱动器后,性能也没有提高。工程师在使用步进电动机和驱动器时,有时会忘记电动机的基本原理,例如反电动势和电气时间常数。这会导致步进电机驱动器或驱动器和电机的配置不正确,导致应用中的功率(电压和/或电流)不足。

  了解微步进的目标。

  当工程师不了解微步进的目的时,可能会出现许多问题。其主要目的是通过消除步进冲击来提高电动机运行的平稳性,从而使运行更加可靠。通过错误地应用微步进,实际上可以大大降低电动机可以产生的可用转矩。这通常需要比其他必要的马达大得多的马达。那些不了解微步的正确使用方法的人选择不使用微步,而是转向基于伺服的系统,这会增加不必要的复杂性和成本。工程师有时还会完成机械设计,然后尝试隐藏或衰减系统振动。当工程师选择了错误的步进器时,电动机将无法移动负载重量。选择电动机时,不仅要考虑负载重量,

  提示5和6由Nippon Pulse America Inc.的JeraméChamberlain提供。

  正确匹配电动机和驱动器。

  当仅与任何驱动器匹配时,不要相信电动机会达到数据手册的额定速度和转矩。像伺服一样,电动机的失速转矩,额定转矩和额定速度都取决于驱动器和电动机是否正确匹配,这取决于可用电压和电流。

  匹配驱动的性能曲线(速度-转矩曲线)是最可靠的参考。另外,请记住,电动机的失速转矩并不表示电动机在移动时可能产生的转矩,特别是在以较高转矩进行加速和减速时。

  考虑使用软件程序根据可靠的速度-转矩性能曲线适当地确定电动机和驱动器的尺寸。选择与可用总线电压匹配并具有所需功能的驱动器;然后使用匹配的电动机和驱动器的性能曲线,选择能够提供所需性能曲线(在电机共振频率之外)的电动机。

  大小合适。

  大小不当会以多种方式体现出来。电动机尺寸不足最多将导致过多的热量,不令人满意的加速和减速以及不良的性能。最坏的情况是,电动机在重载或高加速或减速状态下会丢失脉冲,定位不正确或完全失速。

  电动机的尺寸过大会使其运转得更大并产生更高的EMI / RFI。它还可能导致用户在金钱,面板空间或机器空间方面为电动机和驱动器支付不必要的费用。

  合适的负载惯量与转子惯量的匹配也很关键,因为系统实质上是开环的。即使添加了编码器,惯性失配也不会超过一个数量级。较大的失配将导致电动机丢失脉冲,错位,汲取过多电流甚至失速。

  技巧7和8由Kollmorgen的Dan Wolke和Lee Stephens提供

  了解失速条件。

  选择错误的步进驱动器会导致失速状态,这与转子完全停止不同。电动机实际上可能落后几个电动机磁极,但会继续移动负载,或者在某些情况下,如果被命令针对惯性负载突然停止,则过冲。在完成命令的移动后,用作反馈设备的编码器可以报告该条件和/或对其进行纠正,但不能阻止它。即使使用编码器,步进器也固有地仍为开环系统。

  使用步进器可以省钱,但是要明智地做。

  步进驱动器始终提供最便宜的解决方案,因此请在适当的地方使用步进器。请记住以下主要考虑因素:首先,系统是否需要位置确认?第二:错误的步进驱动器会导致振铃,共振和不良的低速性能。第三,在高速行驶期间,步进电机会发出嗡嗡声。由于步进驱动器的极数很高,因此在高速情况下,磁滞和涡流损耗也很常见。由于这些原因,不建议在2000 rpm以上的连续运行中使用步进器。最后,由于需要全电流来产生保持转矩,因此步进电机可能会在停止状态下变热。

  提示9和10由Parker Hannifin Corp.的Gannon Holt和Ernest Hung提供。

TAG 步进电机驱动器
更多信息请关注 深圳锐特步进电机 http://www.szruitech.com/
上一篇:先进的运动控制满足开源要求   下一篇:混合伺服与标准伺服:它们如何堆叠?

自动化领域,锐特机电为您选择合适的步进电机产品