
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文檔簡介
<FPC制作流程>培訓講義
制作
:郭文濤
撓性印制線路板FPCB的含義全稱為FlexPrintCircuitBoard.是用柔性的絕緣基材製成的印刷電路
,相對於剛性印刷線路板來說它可曲可撓,體積更小、重量更輕,在電子產品中起了導通和橋梁的作用,使產品性能更好,體積更小。FPC在航空、軍事、移動通訊、手提電腦、電腦週邊、PDA、數位相機等領域或產品上得到了廣泛的應用。(FlexPrintCircuitBoard)所採用的基材以聚酰亞胺覆銅板為主。此種材料耐熱性高、尺寸穩(wěn)定性好,與兼有機械保護和良好電氣絕緣性能的覆蓋膜通過壓制而成最終產品?;暮穸龋é蘭)18,35,50,70,105
聚酰亞胺(PI)25,35,50
聚酯(PET)25,50,75,100
印制線路板分類*單面板*雙面板*多層板(2層以上)*軟板*硬板*軟硬板2、依材質分1、依層數分印制線路板分類目前我司生產工藝流程主要製程介紹
ProcessHighlights-
I裁切/發(fā)料MATERIALCUT(雙面)鉆孔DRILLINGPTH/一次銅PTH/Cu#1貼干膜/曝光EXPOSURE覆蓋膜壓合C/LLAMINATION貼覆蓋膜C/LASSEMBLY顯影/蝕刻/退膜DES(單面)上載板DRILLING主要製程介紹
ProcessHighlights
-
II化錫SOLDERPLATING化金鍍金CHEMICALGOLD文字印刷SILKSCREEN電測PANELWORK貼背膠#2PIECEWORK最終檢査FQC#1成形OUTLINEPUNCH
裁切//Materialcut目的:將原本大面積材料裁切成所需要之工作尺寸;在開料時﹐首先要做的工作是要認清材料的型號﹔如﹕銅皮類別﹕RA:壓延銅﹔ED電解銅﹔S﹕指單面板﹔D﹕指雙面板。品質要求:
1.公差越小越好
2.板面須平整無屑
3.避免刮傷板面流程:
1.裁板作業(yè)者核對開料單﹑工作指示單
2.檢查機臺及刀口狀況
3.裁切4.裁切完成檢查
5.依工作指示單要求烤板
5.交后工序鑽孔
鉆孔//Drilling雙面或多層板為使不同層面的上下線路導通而以鍍通孔的方式實現連接,在鍍通孔工藝前須先鑽孔以利於後續(xù)沉鍍銅;
目的:1.疊板數量
2.板方向打Pin方向板數量3.鉆孔程序文件名版別4.鉆針壽命5.對位孔須位于版內6.斷針檢查7﹕進刀速度﹐退刀速度﹔工作轉速8﹕工作環(huán)境有無在要求范圍內注意事項(工藝參數):目的:將軟板通過上載板的形式實現“軟板硬做”,以增加流程的順暢性﹐易操作﹐降低報廢。流程:預熱過塑機至要求的溫度﹔刮刀清除載板上面的異物和突起﹔將軟板對準貼在載板上﹔蓋好玻纖布﹐過過塑機。注意事項:載板膠的厚薄是否均勻﹔載板是否平整﹔
過塑機的溫度
上載板目的:通過化學清洗可以去除銅箔表面的氧化、油污、雜質;粗化線路板表面;每清洗一次減少銅箔厚度0.03mil-0.04mil;流程:入料、微蝕、循環(huán)水洗、市水洗、抗氧化、循環(huán)水洗、市水洗、吸干、烘干、出料注意事項:溫度噴嘴壓力;微蝕液濃度;傳送速度。
化學清洗//ChemicalClean
化學沉銅//PTHPTH原理及作用
PTH即在不外加電流的情況下,通過鍍液的自催化(鈀和銅原子作為催化劑)氧化還原反應,使銅離子析鍍在經過活化處理的孔壁及銅箔表面上的過程,也稱為化學鍍銅或自催化鍍銅。目的:使得鑽孔后板子孔壁上沉上一層薄銅﹐為一步的鍍銅作準備。2.PHT流程及各步作用
整孔→水洗→微蝕→水洗→酸洗→水洗→水洗→預浸→活化→水洗→速化→水洗→水洗→化學銅→水洗.
化學沉銅//PTHa.
整孔;清潔板面,將孔壁的負電荷極化為正電荷,已利與帶負電荷的鈀膠體粘附.
b.
微蝕;清潔板面;粗化銅箔表面,以增加鍍層的附著性.
c.酸洗;清潔板面;除去氧化層,雜質.
d.
預浸;防止對活化槽的污染.
e.
活化;使鈀膠體附著在孔壁.
f.
速化;將Pd離子還原成Pd原子,使化學銅能錫鍍上去。
g.化學銅:通過化學反應使銅沉積于孔壁和銅箔表面。
PTH各槽作用及原理﹕
化學沉銅//PTH注意事項:藥水分析、沉積速率背光試驗、上下板導致板的皺折
整板電鍍銅//Cu1#通孔經化學沉銅後,因化學沉積的特點,孔銅較薄,為利於後面的加工及保證通孔的可靠性,必須進行整板電鍍;電鍍銅是以外加電流的方式,使得槽液中的銅離子沉積在板面上。目的:注意事項:1.鍍層外觀2.鍍層結合力3.鍍層厚度均勻性4.微切片檢查有無孔破和鍍層厚度是否達到要求。參數控制﹕1﹕電流2﹕溫度3﹕時間4﹕有無開搖擺和打氣。
干膜貼在板材上,經露光后顯影后,使線路基本成型,在此過程中干膜主要起到了影象轉移的功能,而且在蝕刻的過程中起到保護線路的作用。
目的:
貼干膜//Exposure
干膜主要構成:PE,感光阻劑,PET。其中PE和PET只起到了保護和隔離的作用。感光阻劑包括:連接劑,起始劑,單體,粘著促進劑,色料。
干膜的結構﹕
貼干膜//Exposure作業(yè)品質控制要點:
1,為了防止貼膜時出現斷線現象,須先用無塵紙除去銅箔表面雜質。
2,應根據不同板材設置加熱滾輪的溫度,壓力,轉數等參數。
3,保證銅箔的方向孔在同一方位。
4,防止氧化,不要直接接觸銅箔表面,如果要氧化現象要用纖維刷刷掉氧化層。
5,加熱滾輪上不應該有傷痕,以防止產生皺折和附著性不良。
6,貼膜后留置15min-3天,然后再去露光,時間太短會使干膜受UV光照射,發(fā)生的有機聚合反應未完全,太長則不容易被水解,發(fā)生殘留導致鍍層不良。
7,經常用無塵紙擦去加熱滾輪上的雜質和溢膠。
8,要保證貼膜的良好附著性。
品質確認:
1,附著性:貼膜后以日立測試底片做測試,經曝光顯影后線路不可彎曲變形或斷等(以放大鏡檢測)
2,平整性:須平整,不可有皺折,氣泡。
3,清潔性:每張不得有超過5點之雜質。
Mylar薄膜干膜銅箔膠保護膜
溫度110+/-5%壓力30--35PSI速度0.7---1m/min
1mil1.3mil1.5mil2.0mil注意事項及參數的控制常見干膜規(guī)格:
貼干膜//ExposureClear
明確
Change
變革Challenge
挑戰(zhàn)Create
創(chuàng)新
Credit
誠信Wemaketheworldflexible.利用干膜的特性(僅接受固定能量的波長)將產品需求規(guī)格制作經由照像曝光原理達到影像轉移的效果。目的:常見干膜:日立干膜杜邦干膜常見缺陷:針眼、短路、開路、線路變粗、線路變細等
曝光Clear
明確
Change
變革Challenge
挑戰(zhàn)Create
創(chuàng)新
Credit
誠信Wemaketheworldflexible.
曝光品質確認:
1,準確性:a.定位孔偏移+0.1/-0.1以內
b.焊接點之錫環(huán)不可小于0.1mm(不可孔破為原則)
c.貫通孔之錫環(huán)不可小于0.1mm(不可孔破為原則)
2.線路品質:不可有底片因素之固定斷線,針孔或短路現象。
底片的規(guī)格,露光機的曝光能量,底片與干膜的緊貼度都會影響線路的精密度。
*進行抽真空目的:提高底片與干膜接觸的緊密度減少散光現象。
*曝光能量的高低對品質也有影響:
1,能量低,曝光不足,顯像后阻劑太軟,色澤灰暗,蝕刻時阻劑破壞或浮起,造成線路的斷路。
2.能量高,則會造成曝光過度,則線路會縮細或曝光區(qū)易洗掉。
顯像即是將已經暴過光的帶干膜的板材,經過顯影液的處理,將未受UV光照射的干膜洗去而保留受到UV光照射發(fā)生聚合反應的干膜使線路基本成型。
濃度溫度速度Na2CO3目的:注意事項:常用藥液:
顯影//Developing以蝕刻液來咬蝕未被干膜覆蓋的裸銅,使不需要的銅層被除去,僅留下必需的線路。目的:注意事項:1.速度(依據藥液濃度)2.溫度3.噴嘴壓力4﹕蝕刻藥水有無在要求范圍內。蝕刻藥液的主要成分:氯化銅,雙氧水,鹽酸,軟水(溶度有嚴格要求)
常見缺陷蝕刻不足、(形成梯型銅)、蝕刻過量、開路、短路、缺損、線寬、線距不準等。
蝕刻//Etch以NaOH將留在線路上之干膜完全去除,線路即成型
速度(根據容液的濃度);溫度
檢查去膜是否干凈,有無殘留并量線寬線距目的注意事項:已蝕刻已去膜
去膜//Strip
在線路板的表面貼上保護膜(如圖),防止線路被氧化及劃傷,同時起阻焊及絕緣﹐增加擾折性的作用。目的:
貼保護膜//CoverlayerAssembly外觀檢驗:
1.銅箔上不可氧化。
2.coverlay裸露邊緣及鋪強邊緣不可有毛邊。
3.coverlay及鋪強內不可有雜質。
4.鋪強不可有漏貼之情形。
5.使用機器作業(yè)之產品,需檢驗其不可以有氣泡,貼合不良,組合移位之情形。
目的:注意事項:溫度時間壓力
壓合//Lamimation斷線等不良。熱壓作業(yè)包括傳統(tǒng)壓合,冷壓,快速壓合,烘干等幾個步驟;熱壓的目的是使保護膜或鋪強板完全粘合在扳子上,通過對溫度,壓力,壓合時間,副資材的層疊組合方式等的控制以實現良好之附著性的目的,并盡量降低作業(yè)中出現的壓傷,氣泡,皺折,溢膠,根據客戶圖紙需要,在相應地方(如ZIF)貼補強,起加強硬度用。目的:
貼補強//StiffenerAssembly注意事項﹕
1﹕補強板移位
2﹕補強板是否牢固
通過電鍍形式在銅面上鍍上一層光亮的錫鉛,主要目的為提供SolderingInterface(焊錫面)。目的:化學清洗、微蝕(酸洗)、水洗、預浸、電鍍、水洗、中和(防氧化)、水洗、烘干。流程:
電鍍錫鉛//Tin/LeadPlating目的:流程:
電鍍金
通過電流沉積的方式﹐在銅面上沉積所需要鎳層和金層﹐以達到美觀﹐抗腐蝕的效果。
電金線流程及各步作用
酸洗(除油)→水洗→水洗
→微蝕→水洗→水洗→活化→水洗
→鍍鎳→水洗→水洗
→活化→水洗→鍍金
→熱水洗→水洗→ST--1→水洗
→水洗
電鍍金除油;清潔板面,將板面的氧化﹔污滯清潔干淨﹐增加表面的結合力。
微蝕;清潔板面;粗化銅箔表面,以增加鍍層的附著性.
活化;清潔板面;除去氧化層,保護鎳槽。
鍍鎳﹔鍍上所需的鎳層﹐此時需注意鎳層的厚度﹔電流密度﹔時間﹔槽液溫度﹔藥水參數等。檸檬酸活化;
清潔板面﹐保護金槽。鍍金﹔此時需注意﹕金層厚度﹐電流密度﹔時間﹐溫度﹔藥水參數﹔有無在范圍內。
電鍍金1﹕鍍層厚度是否達標。2﹕金面顏色是否達標﹐且均勻一致。3﹕附著力是否達標。品質管控重點﹕目的:
一網印的基本原理:
用聚脂或不銹鋼網布當成載體,將正負片的圖案以直接乳膠或間接板模式轉移到網布上形成網板,作為對面印刷的工具。
印刷//SolderMaskPrinting印刷所用之油墨分類及其作用防焊油墨----絕緣,保護線路
文字--------記號線標記等
銀漿--------防電磁波的干擾
可剝膠------抗電鍍
目的:
一網印的基本原理:
用聚脂或不銹鋼網布當成載體,將正負片的圖案以直接乳膠或間接板模式轉移到網布上形成網板,作為對面印刷的工具。
注意事項:
油墨粘度刮刀壓力刮刀角度刮刀速度常見缺陷:檢查其日期型號版本等,文字模糊文字錯誤、少印、絲印偏移、網是否損壞、油墨是否烘干、油墨殘留及油墨附著力。
印刷//SolderMaskPrinting將已壓合結束的軟板18*24
12*18分割成條狀以滿足沖切時需要2.護膜的開口1.對準定位孔2.加蓋塑料蓋板3.壓力注意事項:目的
分割//Pre-Cutting目的:將多片之工作排板,依照客戶規(guī)格分切或切SLOT內槽。外形要求:撓性印制線路板應滿足客戶圖紙上規(guī)定的尺寸要求
沖切外形//ContourPunch
沖切外形//ContourPunch常見不良:
沖偏,壓傷,沖反,毛邊,翹銅,FPC破損等現象。
制程管控重點:模具的正確性,方向性,尺寸準確性。
作業(yè)要點:
1﹑手對裁范圍不可超過對裁線寬度。
2﹑對裁后位待測之產品,必須把其導電線裁斷。
3﹑沖制及測試時上位孔不可孔破
4﹑產品表面不可有刮傷,皺折等。
5﹑沖偏不可超出規(guī)定范圍。
6﹑正確使用同料號的模具。
7﹑不可有嚴重的毛邊或拉料,撕裂或不正常凹凸點或殘膠及鋪強偏移,離型紙脫落現象。
8﹑安全作業(yè),依照安全作業(yè)手冊作業(yè)。
沖切外形(Diecutoutline)目的:利用測試儀器對線路板的導通性及電性能進行測試,確保線路板的電性能百分之百正確。注意事項:測試機壓力探針型號
電性能測試//(E-test)全面的對柔性線路板的外觀進行檢驗目的:
成品檢驗//FQC目的:站在客戶的立場上對產品按AQL進行全面抽檢,對產品的全尺寸作檢測,並與實驗室協(xié)作進行相關功能及可靠性試驗,並向客戶提交出貨報告、PPAP相關資料。
成品品質保證//FQA將產品按一定的數量,形式,包裝起來送交客戶手中
包裝出貨//Packing
出貨檢驗//OQA在出貨前對產品的包裝方式﹑數量﹑標識作抽查﹐以保証包裝及出貨的品質。提問及回答
Question&Answers
謝謝觀看/歡迎下載BYFAITHIMEANAVISIONOFGOODONECHERISHESANDTHEENTHUSIASMTHATPUSHESONETOSEEKITSFULFILLMENTREGARDLESSOFOBSTACLES.BYFAITHIBYFAITH2009電子大賽電機部分培訓一、直流電機()匯報人姓名圖4為采用內部集成有兩個橋式電路的專用芯片L298所組成的電機驅動電路。驅動芯片L298是驅動二相和四相步進電機的專用芯片,我們利用它內部的橋式電路來驅動直流電機,這種方法有一系列的優(yōu)點。每一組PWM波用來控制一個電機的速度,而另外兩個I/O口可以控制電機的正反轉,控制比較簡單,電路也很簡單,一個芯片內包含有8個功率管,這樣簡化了電路的復雜性,如圖所示IOB10、IOB11控制第一個電機的方向,IOB8輸入的PWM控制第一個電機的速度;IOB12、IOB13控制第二個電機的方向,IOB9輸入的PWM控制第二個電機的速度。
)
步進電機是利用電磁鐵的作用原理,將脈沖信號轉換為線位移或角位移的電機。每來一個電脈沖,步進電機轉動一定角度,帶動機械移動一小段距離。特點:(1)來一個脈沖,轉一個步距角。(2)控制脈沖頻率,可控制電機轉速。(3)改變脈沖順序,可改變轉動方向。應用:由于步進電動機的這一工作職能正好符合數字控制系統(tǒng)要求,因此它在數控機床、鐘表工業(yè)及自動記錄儀等方面都有很廣泛的應用二、步進電動機及其控制種類:勵磁式和反應式兩種。勵磁式步進電機的轉子上有勵磁線圈,依靠電磁轉矩工作。反應式步進電機的轉子上沒有勵磁線圈。依靠變化的的磁阻生成磁阻轉矩工作。應用最廣泛,它有兩相、三相、多相之分。三相反應式步進電動機的原理結構圖如下:ABCIAIBIC
定子內圓周均勻分布著六個磁極,磁極上有勵磁繞組,每兩個相對的繞組組成一相。采用Y連接,轉子有四個齒。定子轉子1、步進電機的結構2、步進電機的工作原理
由于磁力線總是要通過磁阻最小的路徑閉合,因此會在磁力線扭曲時產生切向力,而形成磁阻轉矩,使轉子轉動?,F以BCIAIBIC的通電順序,使三相繞組輪流通入直流電流,觀察轉子的運動情況。ABCA(1)三相單三拍(FLASH)CA'BB'C'A3412
A相繞組通電,B、C相不通電。氣隙產生以A-A為軸線的磁場,而磁力線總是力圖從磁阻最小的路徑通過,故電動機轉子受到一個反應轉矩,在此轉矩的作用下,轉子必然轉到左圖所示位置:1、3齒與A、A′極對齊?!叭唷敝溉嗖竭M電機;“單”指每次只能一相繞組通電;“三拍”指通電三次完成一個通電循環(huán)。CA'BB'C'A3412
同理,B相通電時,轉子會轉過30角,2、4齒和B、B′磁極軸線對齊;當C相通電時,轉子再轉過30角,1、3齒和C′、C磁極軸線對齊。1C'342CA'BB'ACA'BB'C'A3412
這種工作方式下,三個繞組依次通電一次為一個循環(huán)周期,一個循環(huán)周期包括三個工作脈沖,所以稱為三相單三拍工作方式。按ABCA……的順序給三相繞組輪流通電,轉子便一步一步轉動起來。每一拍轉過30°(步距角),每個通電循環(huán)周期(3拍)磁場在空間旋轉了360°而轉子轉過90°(一個齒距角)。CA'BB'C'A3412CA'BB'C'A3412
A相通電,轉子1、3齒與A、A'對齊。
A、B相同時通電,A、A'磁極拉住1、3齒,B、B'磁極拉住2、4齒,轉子轉過15,到達左圖所示位置。按AABBBCC
CA的順序給三相繞組輪流通電。這種方式可以獲得更精確的控制特性。(2)三相六拍(FLASH)CA'BB'C'A3412B相通電,轉子2、4齒與B、B′對齊,又轉過15。3412CA'BB'C'AB、C相同時通電,C'、C
磁極拉住1、3齒,B、B'磁極拉住2、4齒,轉子再轉過15。三相反應式步進電動機的一個通電循環(huán)周期如下:AABBBCC
CA,每個循環(huán)周期分為六拍。每拍轉子轉過15(步距角),一個通電循環(huán)周期(6拍)轉子轉過90(齒距角)。與單三拍相比,六拍驅動方式的步進角更小,更適用于需要精確定位的控制系統(tǒng)中。AB通電CA'BB'C'A3412BC通電3412CA'BB'C'ACA通電CA'BB'C'A3412與單三拍方式相似,雙三拍驅動時每個通電循環(huán)周期也分為三拍。每拍轉子轉過30(步距角),一個通電循環(huán)周期(3拍)轉子轉過90(齒距角)。(3)三相雙三拍(FLASH)按ABBCCA的順序給三相繞組輪流通電。每拍有兩相繞組同時通電。
從以上對步進電機三種驅動方式的分析可得步距角計算公式:—步距角Zr
—轉子齒數m—每個通電循環(huán)周期的拍數實用步進電機的步距角多為3和1.5。為了獲得小步距角,電機的定子、轉子都做成多齒的。相數:產生不同對極N、S磁場的激磁線圈對數。常用m表示。拍數:完成一個磁場周期性變化所需脈沖數或導電狀態(tài)用n表示,或指電機轉過一個齒距角所需脈沖數,以四相電機為例,有四相四拍運行方式即AB-BC-CD-DA-AB,四相八拍運行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A.步距角:對應一個脈沖信號,電機轉子轉過的角位移用θ表示。θ=360度/(轉子齒數*運行拍數),以常規(guī)二、四相,轉子齒為50齒電機為例。四拍運行時步距角為θ=360度/(50*4)=1.8度(俗稱整步),八拍運行時步距角為θ=360度/(50*8)=0.9度(俗稱半步)。3.步進電機的靜態(tài)指標術語定位轉矩:電機在不通電狀態(tài)下,電機轉子自身的鎖定力矩(由磁場齒形的諧波以及機械誤差造成的)靜轉矩:電機在額定靜態(tài)電作用下,電機不作旋轉運動時,電機轉軸的鎖定力矩。此力矩是衡量電機體積(幾何尺寸)的標準,與驅動電壓及驅動電源等無關。雖然靜轉矩與電磁激磁安匝數成正比,與定齒轉子間的氣隙有關,但過分采用減小氣隙,增加激磁安匝來提高靜力矩是不可取的,這樣會造成電機的發(fā)熱及機械噪音。1)步距角精度
步進電機每轉過一個步距角的實際值與理論值的誤差。用百分比表示:誤差/步距角*100%。不同運行拍數其值不同,四拍運行時應在5%之內,八拍運行時應在15%以內。2)失步
電機運轉時運轉的步數,不等于理論上的步數。稱之為失步。3)失調角
轉子齒軸線偏移定子齒軸線的角度,電機運轉必存在失調角,由失調角產生的誤差,采用細分驅動是不能解決的。4)最大空載起動頻率
4.步進電機動態(tài)指標及術語電機在某種驅動形式、電壓及額定電流下,在不加負載的情況下,能夠直接起動的最大頻率。5)最大空載的運行頻率
電機在某種驅動形式,電壓及額定電流下,電機不帶負載的最高轉速頻率。6)運行矩頻特性
電機在某種測試條件下測得運行中輸出力矩與頻率關系的曲線稱為運行矩頻特性,這是電機諸多動態(tài)曲線中最重要的,也是電機選擇的根本依據。如圖2所示:圖2力矩與頻率曲線圖環(huán)形分配器、功率放大器以及其它控制線路組合構成步進電機的驅動系統(tǒng),其方框圖如圖4,在下一節(jié)的方案選擇時,也是按照驅動系統(tǒng)的結構來進行。5.步進電機驅動系統(tǒng)的結構圖4步進電機驅動系統(tǒng)結構圖基本原理作用如下:
(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,通電控制脈沖必須嚴格按照這一順序分別控制A,B,C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。
主要元件:恒壓恒流橋式2A驅動芯片L298N、光電耦合器TLP521-4
工作電壓方式:直流
工作電壓:信號端4~6V、控制端5~36V
調速方式:直流電動機采用PWM信號平滑調速。
特點:
1、可實現電機正反轉及調速。
2、啟動性能好,啟動轉矩大。3、工作電壓可達到36V,4A。
4、可同時驅動兩臺直流電機。
5、適合應用于機器人設計及智能小車的設計中。
實例一:用L298驅動兩臺直流減速電機的電路。引腳A,B可用于PWM控制。如果機器人項目只要求直行前進,則可將IN1,IN2和IN3,IN4兩對引腳分別接高電平和低電平,僅用單片機的兩個端口給出PWM信號控制A,B即可實現直行、轉彎、加減速等動作。
實例二:用L298實現二相步進電機控制。將IN1,IN2和IN3,IN4兩對引腳分別接入單片機的某個端口,輸出連續(xù)的脈沖信號。信號的快慢決定了電機的轉速。改變繞組脈沖信號的順序即可實現正反轉。圖13L298驅動步進電機伺服電動機又稱執(zhí)行電動機。其功能是將輸入的電壓控制信號轉換為軸上輸出的角位移和角速度,驅動控制對象。伺服電動機可控性好,反應迅速。是自動控制系統(tǒng)和計算機外圍設備中常用的執(zhí)行元件。伺服電動機可分為兩類:交流伺服電動機和直流伺服電動機三、伺服電動機及其控制1、交流伺服電動機
交流伺服電動機就是一臺兩相交流異步電機。它的定子上裝有空間互差90的兩個繞組:勵磁繞組和控制繞組,其結構如圖所示。勵磁繞組控制繞組杯形轉子內定子交流伺服電動機結構圖~Uf~UcC其旋轉速度n為:n=60f(1-s)/p=n0(1-s)f:交流電源頻率(HZ)p:為磁級對數n0:電動機旋轉磁場轉速(r/min),
n0=60f/ps:轉差率,s=(n0-n)/n0圖5—21.基本工作原理:交流伺服電動機以單相異步電動機原理為基礎,從圖5—2可以看出,勵磁繞組WF接到電壓為Uf的交流電網上,控制繞組WC接到控制電壓Uc上,當有控制信號輸入時,兩相繞組便產生旋轉磁場。該磁場與轉子中的感應電流相互作用產生轉矩,使轉子跟著旋轉磁場以一定的轉差率轉動起來.放大器檢測元件控制信號+–+–控制繞組勵磁繞組+++–––11(b)相量圖交流伺服電動機的接線圖和相量圖(a)接線圖交流伺服電動機的接線圖和相量圖放大器檢測元件控制信號+–+–控制繞組勵磁繞組+++–––1勵磁繞組串聯(lián)電容C,是為了產生兩相旋轉磁場。適當選擇電容的大小,可使通入兩個繞組的電流相位差接近90,從而產生所需的旋轉磁場??刂齐妷号c電源電壓頻率相同,相位相同或反相。勵磁繞組固定接在電源上,當控制電壓為零時,電機無起動轉矩,轉子不轉。放大器檢測元件控制信號+–+–控制繞組勵磁繞組+++–––1
若有控制電壓加在控制繞組上,且勵磁電流和控制繞組電流不同相、相位相差90度、幅值相等i1=Ikmsinωti2=Ikmsin(ωt-90)Bk=BmsinωtBj=Bmsin(ωt-90)因此便產生兩相旋轉磁場。在旋轉磁場的作用下,轉子便轉動起來。交流伺服電動機的特點:不僅要求它在靜止狀態(tài)下,能服從控制信號的命令而轉動,而且要求在電動機運行時如果控制電壓變?yōu)榱?,電動機立即停轉。如果交流伺服電動機的參數選擇和一般單相異步電動機相似,電動機一經轉動,即使控制等于零,電動機仍繼續(xù)轉動,電動機失去控制,這種現象稱為“自轉”。什么是“自轉”現象?2.消除自轉現象的措施由三相異步電動機的特性可知,轉子電阻值對電動機的機械特性有較大的影響,如圖5—4所示。當轉子阻值增大到一定程度,例如圖中r23時,最大轉矩可出現在s=l附近。為此目的,把伺服電動機的轉子電阻r2設計得很大,使電動機在失去控制信號單相運行時,正轉矩或負轉矩的最大值均出現在Sm>1的地方,這樣可得出圖5—5所示的機械特性曲線。
圖5—5中曲線l為有控制電壓時伺服電機的機械特性曲線,曲線T+和T-為去掉控制電壓后,脈動磁場分解為正、反兩個旋轉磁場對應產生的轉矩曲線。曲線T為去掉控制電壓后單相供電時的合成轉矩曲線。從圖中可看出,它與異步電動機的機械特性曲線不同,是在第二和第四象限內。當轉速n為正時,電磁轉矩T為負,當n為負時,T為正,即去掉控制電壓后,單相供電時的電磁轉矩的方向總是與轉子轉向相反,所以,是一個制動轉矩。由于制動轉矩的存在,可使轉子迅速停止轉動,從而避免“自轉”現象。電機停止轉動所需要的時間,比兩相電壓Uf和Uc同時取消、單靠摩擦等制動方法所需的時間要短得多。這正是兩相交流伺服電動機在工作時,勵磁繞組始終接在電源上的原因。增大伺
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