步進電機驅(qū)動器

步進電機驅(qū)動器一.驅(qū)動控制系統(tǒng)組成1、脈沖信號的產(chǎn)生脈沖信號一般由單片機或CPU產(chǎn)生，一般脈沖信號的占空比為0.3-0.4左右，電機轉(zhuǎn)速越高，占空比則越大。2、信號分配以二、四相電機為例，二相電機工作方式有二相四拍和二相八拍二種，具體分配如下：二相四拍為AB-AB-AB-RB-AB，步距角為1.8度；二相八拍為2國砧其福-B-AB-A-AB，步距角為0.9度。四相電機工作方式也有二種，四相四拍為AB-BC-CD-DA-AB,步距角為1.8度；四相八拍為AB-B-BC-C-CD-D-AB,（步距角為0.9度）。3、功率放大功率放大是驅(qū)動系統(tǒng)最為重要的部分。步進電機在一定轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)矩取決于它的動態(tài)平均電流而非靜態(tài)電流（而樣本上的電流均為靜態(tài)電流）。平均電流越大電機力矩越大，要達到平均電流大這就需要驅(qū)動系統(tǒng)盡量克服電機的反電勢。因而不同的場合采取不同的的驅(qū)動方式，到止，驅(qū)動方式一般有以下幾種：恒壓、恒壓串電阻、高低壓驅(qū)動、恒流、細分線等。為盡量提高電機的動態(tài)性能，將信號分配、功率放大組成步進電機的驅(qū)動電源。如SH系列二相恒流斬波驅(qū)動電源與單片機及電機接線圖如下：脈沖信號單片機或CP黃FREE_DIRB脈沖信號單片機或CP黃FREE_DIRBVCCGND說明：CP接CPU脈沖信號（負信號，低電平有效）OPTO接CPU+5VFREE脫機，與CPU地線相接，驅(qū)動電源不工作DIR方向控制，與CPU地線相接，電機反轉(zhuǎn)VCC 直流電源正端GND 直流電源負端A 接電機引出線紅線接 接電機引出線綠線B 接電機引出線黃線接 接電機引出線藍線步進電機一經(jīng)定型，其性能取決于電機的驅(qū)動電源。步進電機轉(zhuǎn)速越高，力距越大則要求電機的電流越大，驅(qū)動電源的電壓越高。電壓對力矩影響如下：頻率4、細分驅(qū)動器在步進電機步距角不能滿足使用的條件下，可采用細分驅(qū)動器來驅(qū)動步進電機，細分驅(qū)動器的原理是通過改變相鄰（A，B）電流的大小，以改變合成磁場的夾角來控制步進電機運轉(zhuǎn)的?？梢灾v細分驅(qū)動器是將脈沖拍數(shù)進行細分或?qū)⑿D(zhuǎn)磁場進行數(shù)字化處理。是將磁場進行細分，其控制精度取決于步進電機自身精度的高低。不過也可根據(jù)不同廠家的步進電機進行修正，但這不是一般驅(qū)動器生產(chǎn)廠家所能做到的。因此細分驅(qū)動器往往用在減少噪音和提高電機軸輸出的平穩(wěn)性上。細分驅(qū)動細分數(shù)是指將整步細分成多少個微步。例如：一只1.8度/0.9度的電機，采用10細分的驅(qū)動器后，此時步距角為1.8度/10=0.18度。二.驅(qū)動器實例［驅(qū)動器WD3-007該驅(qū)動器主要驅(qū)動2Nm-12Nm三相混合式步進電機，輸入電壓220VAC，控制信號電壓5VDC，與百格拉電機配套性能最佳。WD3-007電氣參數(shù)輸入電壓單相220V輸入(-30%?+20%)；頻率：45?66Hz輸入電流小于2.5安培輸出電壓3X325VAC輸出電流0.66A?2.5A功耗功耗：80W； 內(nèi)部保險：6.3A溫度工作溫度小于50℃；存放溫度-40℃?70℃濕度不能結(jié)露，不能有水珠氣體禁止有可燃氣體和大量導電灰塵WD3-007的主要特點*交流伺服工作原理，交流伺服運行特性，三相正弦電流驅(qū)動輸出;*只要環(huán)境溫度不超過55℃，驅(qū)動器就可以正常工作；電路板采取三防處理，有過熱、過壓、欠壓、過流保護及電機相間短路保護功能;

驅(qū)動器的輸入電源是110VAC或220VAC,變化范圍是：-30%?+20%；電機和驅(qū)動器間僅用3根線連接，同交流異步電機一樣，減少連線出錯的可能性；幾乎無共振和爬行，輸出相電流可設置，帶有十細分和半流功能特性，噪聲幾乎與交流伺服電機一樣；比同樣尺寸的反應式步進電機所產(chǎn)生的功率大20%左右；電機的扭矩與它的轉(zhuǎn)速有關，而與電機每轉(zhuǎn)的步數(shù)無關；電機每轉(zhuǎn)步數(shù)可依用戶要求分別設定為500、1000、5000、10000步/轉(zhuǎn)；由于驅(qū)動器采用了正弦電流驅(qū)動，使電機的空載啟動頻率高達4.3至5.3KHz；電機上下電時，輸出軸位置不變，給工作帶來很大方便。3.連線及參數(shù)設置-31 HHSI/OT+ HJISIfC7\--4-3_ BlU/CCffl- ——P■3 BISET+ MSET-——"■3 M1HY MUiY——SUP1—STEP2 ——SUP1—STEP2 iZEraB..BHi HJISI.SYSDIR+一一電機轉(zhuǎn)動方向控制信號；亞EET+一復位信號，用于封鎖輸入信號；EEAM+一報警信號；PULSE-.DIR-.RESET-和READ”短接為公共地；狀態(tài)指示：加丫燈亮表示驅(qū)動器正常工作；TEMF燈亮表示驅(qū)動器超溫；FLT燈亮表示驅(qū)動器故障；功能選擇：MDT.CURK一設置電機相電流；STEF1-,STEF2一設置電機每轉(zhuǎn)的步數(shù)；FUL^E.￡T￡一可設置成“脈沖和方向”控制方式；也可設置成“正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)”控制方式；CURfi.RED一用于設置半流功能；功率接口：K+和口匚-接制動電容（用戶使用時請與代理商聯(lián)系）；工V、W接電機動力線,FE是地；L啜供電電源；WD3-007圖1：WD3-007面版圖（一）控制信號接口1、控制信號定義

PULSE：PULSE：DIR： 方向信號輸入端，如“DIR”為低電平，電機按順時針方向旋轉(zhuǎn)；“DIR”為高電平電機按逆時針方向旋轉(zhuǎn)。CW： 正轉(zhuǎn)信號，每個脈沖使電機正向轉(zhuǎn)動一步。CCW： 反轉(zhuǎn)信號，每個脈沖使電機反向轉(zhuǎn)動一步。RESET： 復位信號，如復位信號為低電平時,輸入脈沖信號起作用，如果復位信號為高電平時就禁止任何有效的脈沖，輸入信號無效，電機無保持扭矩。READDY:輸入報警信號：READY是繼電器開關，當驅(qū)動器正常工作時繼電器閉合，當驅(qū)動器工作異常時繼電器斷開。繼電器允許最高輸入電壓和電流是：35VDC,10mAWIW200mA，電阻性負載。如用該繼電器，要把他串聯(lián)至UCNC的某輸入端。當驅(qū)動器正常工作時繼電器閉合，外部24VDC通過繼電器輸入到CNC輸入端，否則外部24VDC無法輸入到CNC輸入端。注意：PULSE+與CW+,PULSE-與CW-,DIR-與CCW-對應同一個接線口，按控制方式不同給出的兩種定義名稱。下面為脈沖、方向信號時序圖:FULES：DIR：FULES：DIR：1-Hold 5jsSA-Minimumpulsewidth>-2.5us2-占巳t2time>OLE SB-Minimumpulsepause^2.Sus脈寬定義：脈寬木嘛沖間隔封.5us；占空比：可選用任意占空比的脈沖；輸久信號：采用光耦隔離；切換時間：轉(zhuǎn)動方向的切換時間音Ous；圖2：脈沖和方向信號時序圖2、控制信號連接上位機的控制信號可以高電平有效，也可以低電平有效。當高有效時，把所有控制信號的負端連在一起作為信號地，低有效時，把所有控制信號的正端連在一起作為信號公共端。注意：公共端不能與大地（殼體）接到一起。“PULSE.SYS”為控制方式選擇開關（見圖1），兩種狀態(tài)對應兩種控制方式。表1中列出了高有效和低有效時的接線方式PULSE.SYS控制方式高電平有效接線低電平有效接線ON正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)PULSE+接正轉(zhuǎn)信號DIR+接反轉(zhuǎn)信號PULSE-與DIR-短接為信號地PULSE-接正轉(zhuǎn)信號DIR-接反轉(zhuǎn)信號PULSE+與DIR+短接為公共端OFF脈沖和方向PULSE+接脈沖信號DIR+接方向信號PULSE-與DIR-短接為信號地PULSE-接脈沖信號DIR-接方向信號PULSE+與DIR+短接為公共端表1 WD3-007控制信號接線方式3、控制信號要求輸入信號：輸入信號采用光藕輸入，輸入內(nèi)阻是150歐姆，脈寬＞2.5版電壓控制：2.5VW高電平W5.25V之間，-5.25VW低電平W0.4V,Imax=30mA。電流控制：7mAW高電流W25mA,-25mAW低電流W0.2mA,Umax=5.25V。（二）功能選擇（用驅(qū)動器面板上的開關實現(xiàn)，開關位置見圖1）1、MOT.CURR：設置輸出相電流為了驅(qū)動不同扭矩的步進電機，可用旋轉(zhuǎn)撥段開關來設置驅(qū)動器的輸出電流（有效值），各開關位置對應的輸出電流有效值如表2。位置23456789ABCDEF電流0.91.01.11.31.41.51.61.81.92.02.12.32.42.5表2設置輸出相電流2、STEP1、STEP2：設置電機每轉(zhuǎn)步數(shù)驅(qū)動器WD3-007可將電機的步數(shù)分別設置為500、1000、5000、10000步。用戶可以通過驅(qū)動器正面板上的兩個撥碼開關STEP1、STEP2設置電機的步數(shù)（如表3）：STEP1狀態(tài)OFFONOFFONSTEP2狀態(tài)OFFOFFONON步數(shù)/轉(zhuǎn)50010005000100003、CURR.RED：設定半流功能半流功能是指電機帶電靜止100ms后，驅(qū)動器輸出電流降為額定輸出電流的60%,用來防止電機發(fā)熱。當撥碼開關CURR.RED設置為“OFF”時，有半流功能；當設置成“ON”時，無半流功能。4、PULE.SYS：控制方式選擇撥碼開關（PULSE.SYS）可設置成兩種控制方式:

當設置成“OFF”當設置成“OFF”時，為“脈沖和方向”控制方式;當設置成“ON”時，為“正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)”控制方式。（三）功率接口1、U、V、W、PE：驅(qū)動器和電機間連接PE電機相間電壓是3X325VAC,電機電纜最長為50米，電纜橫截面不小于1.5平方毫米，電纜的屏蔽層一定要與電機的殼體和驅(qū)動器殼體連接，驅(qū)動器地和電機地與它們各自的殼體是相連的，連接驅(qū)動器和電機間的動力線和所有地線均靠螺釘來固定，這些線的兩端要用金屬套管套好，然后用螺釘固定，要改變電機的轉(zhuǎn)動方向可以通過互換電機的兩相接線來實現(xiàn)。下圖分別是三根和六根輸出線電機的接線圖：PE年一紅色白色藍色電機地越斶圖3：驅(qū)動器和電機間的連線圖2、L、N、PE：驅(qū)動器電源電源電壓是220VAC輸入時，最大電流是3A。電源線橫截面21.5平方毫米，盡量短。驅(qū)動器的L端和N端接供電電源，同時要串接一個6.3A保險絲。四安裝驅(qū)動器在開關柜中為壁掛式安裝，下圖是驅(qū)動器的外型尺寸，正常工作時其周圍要有20mm的空間，不能放在其它發(fā)熱的設備旁，要避免粉塵、油霧、腐蝕性氣體，濕度太大及強振動場所。

圖4WD3-007驅(qū)動器地腳安裝圖五故障診斷1、狀態(tài)燈指示RDY：綠燈亮，工作正常時亮。FLT： 紅燈亮，電機相間短路時，過壓時（大于410V）和欠壓時（小于200V）亮。TEMP： 紅燈亮，驅(qū)動器