步進電機控制器選型、步進驅動器選型

 

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速和額定電流，傳動機構等，起動的轉速和正常運行的轉速，另外還有電機的精度。

 

靜力矩或者叫保持轉矩（HOLDING TORQUE）: 

是指步進電機通電但沒有轉動時，定子鎖住轉子的力矩。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系，電感通電產(chǎn)生電磁感應才有電磁力。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。電感只是和驅動電路設計上有點關系。

 

2、步進電機選型注意事項

a、步進電機應用于低速場合-----每分鐘轉速不超過1000轉，（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)驅動器選擇驅動電壓（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動電源，不過要考慮溫升。 

 

d、轉動慣量大的負載應選擇機座號較大的電機。 

 

e、工作轉速較高的電機在帶動大慣量負載時，一般不要在工作轉速下起動，而應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，還可以提高停轉時的定位精度。 

 

f、精度要求高時，應通過采用機械減速、提高電機速度以及選用高細分數(shù)的驅動器來解決。電機不應在振動區(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，應選擇小電流、大電感、低電壓的驅動器。 

 

h、應遵循先選電機后選驅動器的原則。

 

3、步進電機原理

步進電機是將電脈沖信號轉變?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，電機則轉過一個步距角。這一線性關系的存在，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/轉速/轉矩控制方式，低速時有振動（但使用高細分驅動器可明顯改善）；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編碼器（增量型/絕對值型），旋轉變壓器型。

 

響應速度：步進電機系統(tǒng)相應速度一般；伺服電機系統(tǒng)相應速度快。

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動器？

根據(jù)電機的電流，配用大于或等于此電流的驅動器。如果需要低振動或高精度時，可配用細分型驅動器。對于大轉矩電機，盡可能用高電壓型驅動器，以獲得良好的高速性能。

 

二、步進電機驅動器選用指南：

1、使用步進電機驅動器注意事項

1）電源電壓要合適（過壓可能造成驅動模塊的損壞），直流輸入的+/-極性不得接錯，驅動控制器的電流設定值應該合適（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)異常應立即停機調整。

 

 

2、一般步進電機驅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，缺相等。

 

三、步進電機控制器選用指南：

1、步進電機的驅動電路根據(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)控制步進電機的轉向 

如果給定工作方式正序換相通電，步進電機正轉，如果按反序通電換相，則電機就反轉。 

 

(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，它就轉一步，再發(fā)一個脈沖，它會再轉一步。兩個脈沖的間隔越短，步進電機就轉得越快。調整單片機發(fā)出的脈沖頻率，就可以對步進電機進行調速。

 

2、PLC與步進電機驅動器接線指南：

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

 

四、步進馬達IC選用指南

1、選用高集成度、技術成熟的最新馬達IC產(chǎn)品，有利于加快電子類運動控制產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度，有利于降低產(chǎn)品開發(fā)的難度，有利于拓寬單一產(chǎn)品的實際應用范圍，有利于提高產(chǎn)品的性價比。

 

2、目前技術領先的高集成度馬達IC產(chǎn)品主要有，德國TRINAMIC運動控制產(chǎn)品、東芝馬達IC產(chǎn)品等，這些廠家步進馬達IC的共同特點是體積小、集成度高、運行穩(wěn)定、性價比高、供貨渠道穩(wěn)定多元。相關產(chǎn)品推薦：步進電機驅動器