UIRobot培訓(xùn)-第一課分解

UIRobot培訓(xùn)第一課主要內(nèi)容一，步進(jìn)電機(jī)介紹二，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器學(xué)問(wèn)三，UIM2400X驅(qū)動(dòng)把握器介紹四，補(bǔ)充學(xué)問(wèn)2第一局部關(guān)于步進(jìn)電機(jī)的相關(guān)學(xué)問(wèn)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)展史步進(jìn)電機(jī)與電磁鐵、柱塞泵同一時(shí)期開(kāi)發(fā)，法國(guó)人佛羅曼提出了將電磁鐵的吸引力轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)力矩的方法。1920年步進(jìn)電機(jī)的才開(kāi)頭實(shí)際應(yīng)用，稱為VR(VariableRelutance，變磁阻)型步進(jìn)電機(jī)，被英國(guó)海軍用作定位把握和遠(yuǎn)程遙控?；旌鲜絝IB(Hybrid的縮寫(xiě)，是VR與PM復(fù)合的意思)型步進(jìn)電機(jī)大約在1952年，由美國(guó)GE公司的KarlFeiextag開(kāi)發(fā)的發(fā)電機(jī)演化而來(lái)。而后由美國(guó)的SuperiorElectric公司和SigmaInstruments公司開(kāi)發(fā)出兩相1.8度步距角的HB型步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)的大規(guī)模應(yīng)用是在1977年，兩相步進(jìn)電機(jī)(圖1.1)被應(yīng)用于FDD(floppydiskdrive軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器)輸出軸的驅(qū)動(dòng)上。我國(guó)在80年月以前始終是反響式步進(jìn)電機(jī)占統(tǒng)治地位，混合式步進(jìn)電機(jī)在80年月后期才開(kāi)頭進(jìn)展。

什么是步進(jìn)電機(jī)？

步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。它同時(shí)完成兩個(gè)工作：一是傳遞轉(zhuǎn)矩，二是把握轉(zhuǎn)角位置或速度。

通俗一點(diǎn)講：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度〔即步進(jìn)角〕?？梢酝ㄟ^(guò)把握脈沖個(gè)數(shù)來(lái)把握角位移量，從而到達(dá)準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過(guò)把握脈沖頻率來(lái)把握電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而到達(dá)調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)的分類及各自特點(diǎn)步進(jìn)電機(jī)分三種：永磁式〔PM〕，反響式〔VR〕和混合式〔HB〕?！?〕永磁式步進(jìn)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度或1.5度；〔2〕反響式步進(jìn)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動(dòng)都很大。在歐美等興盛國(guó)家80年月已被淘汰；〔3〕混合式步進(jìn)是指混合了永磁式和反響式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相、三相和五相：兩相步進(jìn)角一般為1.8度而五相步進(jìn)角一般為0.72度，混合式步進(jìn)電機(jī)隨著相數(shù)〔通電繞組數(shù)〕的增加，步進(jìn)角減小，精度提高，這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。步進(jìn)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)①無(wú)積存誤差②承受數(shù)字脈沖信號(hào)把握，不需數(shù)模轉(zhuǎn)換，便于和計(jì)算機(jī)聯(lián)接③構(gòu)造簡(jiǎn)潔、本錢低、無(wú)滑環(huán)和電刷，便于修理④可堵轉(zhuǎn)運(yùn)行而不會(huì)燒毀⑤可以開(kāi)環(huán)把握，抗干擾力氣強(qiáng)，啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)、定位都很便利

步進(jìn)電機(jī)的缺點(diǎn)①外表承受溫度過(guò)低，過(guò)高電機(jī)的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降甚至于喪失，步進(jìn)電機(jī)外表溫度在攝氏８０－９０度完全正常；②效率低，一般在60%以下；③響應(yīng)速度比較慢，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)從靜止加速到工作速度〔一般為幾百RPM〕，需要200-400ms；④步進(jìn)電機(jī)低速時(shí)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn),但假設(shè)高于確定速度就無(wú)法啟動(dòng),并伴有嘯叫聲，⑤步進(jìn)電機(jī)的力矩會(huì)隨轉(zhuǎn)速的上升而下降；⑥步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)易消逝低頻振動(dòng)現(xiàn)象；⑥過(guò)載力氣比較低，所以在步進(jìn)電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)無(wú)法抑制慣性負(fù)載，在選型時(shí)為了抑制這種慣性力矩，往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間的慣性力矩；步進(jìn)電機(jī)的構(gòu)造一般型兩相四線制留意：推斷電機(jī)線序是否同相有兩點(diǎn)方法：a:任意兩根線短接，電機(jī)軸承有卡頓現(xiàn)象，證明此兩根線同相；b:萬(wàn)用表打到Ω檔，同相的電阻在10-100Ω以內(nèi)，異相電阻在KΩ以上；關(guān)于步進(jìn)電機(jī)的專業(yè)術(shù)語(yǔ)A相數(shù)H電機(jī)矩頻特性B步距角I共振點(diǎn)C靜力矩J丟步D定位力矩E步距腳精度F最大空載啟動(dòng)頻率E最大空載運(yùn)行頻率G相電流相數(shù)：是指電機(jī)內(nèi)部的線圈組數(shù)，目前常用的有二相、三相、四相、五相步進(jìn)電機(jī)。步距角：對(duì)應(yīng)一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角位移。一般二相電機(jī)的步距角為1.8度，即電機(jī)運(yùn)動(dòng)200步為一周。步距角精度：一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的3-5%，且不累積。靜力矩〔HOLDINGTORQUE，也稱為保持力矩〕：是指步進(jìn)電機(jī)通以額定電流但沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。它是步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一，通常步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)的轉(zhuǎn)矩接近靜力矩。由于步進(jìn)電機(jī)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(zhuǎn)矩就成為了衡量步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一。比方，當(dāng)人們說(shuō)2N.m的步進(jìn)電機(jī)，在沒(méi)有特殊說(shuō)明的狀況下是指保持轉(zhuǎn)矩為2N.m的步進(jìn)電機(jī)。定位力矩〔DETENTTORQUE〕：是指步進(jìn)電機(jī)沒(méi)有通電的狀況下，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。步距角精度：步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角的實(shí)際值與理論值的誤差。相電流：電機(jī)繞組所通過(guò)的電流。最大空載起動(dòng)頻率：電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式、電壓及額定電流下，在不加負(fù)載的狀況下，能夠直接起動(dòng)的最大頻率。

最大空載的運(yùn)行頻率：電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式、電壓及額定電流下，電機(jī)不帶負(fù)載的最高運(yùn)行頻率。電機(jī)矩頻特性：電機(jī)在某種測(cè)試條件下測(cè)得運(yùn)行中輸出力矩與脈沖頻率關(guān)系的曲線稱為電機(jī)矩頻特性，這是電機(jī)諸多動(dòng)態(tài)曲線中最重要的，也是電機(jī)選擇的根本依據(jù)。在低速時(shí)的電機(jī)力矩接近靜力矩，隨著電機(jī)速度的增加，電機(jī)輸出力矩不斷衰減。電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩取決于電機(jī)運(yùn)行時(shí)的相電流在額定電流和電壓下，相電流越大，電機(jī)輸出力矩在低速時(shí)越大，電壓越高，高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)力矩越大。同一電機(jī)的矩頻特性曲線在不同驅(qū)動(dòng)器下的表示是會(huì)有差異的，所以選型時(shí)要留有余量。電機(jī)的共振點(diǎn)：步進(jìn)電機(jī)均有相對(duì)固定的共振區(qū)域，2、4相混合式步進(jìn)電機(jī)的共振區(qū)一般在180～250pps之間〔步距角1.8度〕。為使電機(jī)輸出力矩大，不失步及使系統(tǒng)的噪音降低，一般工作點(diǎn)均應(yīng)偏移共振區(qū)較多。留意：細(xì)分會(huì)轉(zhuǎn)變共振區(qū)的位置。

丟步〔失步〕：把握器給電機(jī)發(fā)了n個(gè)脈沖，步進(jìn)電機(jī)并沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)n個(gè)步距角。一般當(dāng)電機(jī)力矩偏小、加速度偏大、速度偏高、摩擦力不均勻等都會(huì)使丟步現(xiàn)象發(fā)生。步進(jìn)電機(jī)的外表溫度允許到達(dá)多少?

步進(jìn)電機(jī)溫度過(guò)高首先會(huì)使電機(jī)的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步，因此電機(jī)外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機(jī)磁性材料的退磁點(diǎn)；一般來(lái)講，磁性材料的退磁點(diǎn)都在攝氏130度以上，有的甚至高達(dá)攝氏200度以上，所以步進(jìn)電機(jī)外表溫度在攝氏80-90度完全正常。為什么步進(jìn)電機(jī)的力矩會(huì)隨轉(zhuǎn)速的上升而下降?

當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)各相繞組的電感將形成一個(gè)反向電動(dòng)勢(shì)；頻率越高，反向電動(dòng)勢(shì)越大。在它的作用下，電機(jī)隨頻率〔或速度〕的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降。為什么步進(jìn)電機(jī)低速時(shí)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn),但假設(shè)高于確定速度就無(wú)法啟動(dòng),并伴有嘯叫聲?

步進(jìn)電機(jī)有一個(gè)技術(shù)參數(shù)：空載啟動(dòng)頻率，即步進(jìn)電機(jī)在空載狀況下能夠正常啟動(dòng)的脈沖頻率，假設(shè)脈沖頻率高于該值，電機(jī)不能正常啟動(dòng)，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在有負(fù)載的狀況下，啟動(dòng)頻率應(yīng)更低。假設(shè)要使電機(jī)到達(dá)高速轉(zhuǎn)動(dòng)，脈沖頻率應(yīng)當(dāng)有加速過(guò)程，即啟動(dòng)頻率較低，然后按確定加速度升到所希望的高頻〔電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)牡退偕礁咚佟场Ｈ绾我种苾上嗷旌鲜讲竭M(jìn)電機(jī)在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)和噪聲?

A.如步進(jìn)電機(jī)正好工作在共振區(qū)，可通過(guò)轉(zhuǎn)變減速比等機(jī)械傳動(dòng)避開(kāi)共振區(qū)；B.承受帶有細(xì)分功能的驅(qū)動(dòng)器，這是最常用的、最簡(jiǎn)便的方法；C.換成步距角更小的步進(jìn)電機(jī)，如三相或五相步進(jìn)電機(jī)；D.換成溝通伺服電機(jī)，幾乎可以完全抑制震驚和噪聲，但本錢較高；E.在電機(jī)軸上加磁性阻尼器，市場(chǎng)上已有這種產(chǎn)品，但機(jī)械構(gòu)造轉(zhuǎn)變較大。為什么步進(jìn)電時(shí)機(jī)消逝串、并聯(lián)的狀況？很多2相步進(jìn)電機(jī)有8根引線，這種電機(jī)既可以串聯(lián)連接又可以并聯(lián)連接。串聯(lián)連接的電機(jī)，電流較小，低頻力矩較大；并聯(lián)連接的電機(jī)，電感較小，所以啟動(dòng)、停頓速度較快，高頻力矩有所增大。

其次局部步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器什么是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器？是一種能使步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的功率放大器，能把把握器發(fā)來(lái)的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為步進(jìn)電機(jī)的角位移，電機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比，所以把握脈沖頻率可以準(zhǔn)確調(diào)速，把握脈沖數(shù)就可以準(zhǔn)確定位。步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式一般來(lái)說(shuō)，步進(jìn)電機(jī)有恒壓、恒流驅(qū)動(dòng)兩種。恒壓驅(qū)動(dòng)已近淘汰，目前普遍使用橫流驅(qū)動(dòng)。恒流把握的根本思想是通過(guò)把握主電路中MOSFET的導(dǎo)通時(shí)間，即調(diào)整MOSFET觸發(fā)信號(hào)的脈沖寬度，來(lái)到達(dá)把握輸出驅(qū)動(dòng)電壓進(jìn)而把握電機(jī)繞組電流的目的。如何簡(jiǎn)潔調(diào)整兩相步進(jìn)電機(jī)通電后的運(yùn)轉(zhuǎn)方向？將電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器接線的A+和A-〔或者B+和B-〕對(duì)調(diào)即可。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)細(xì)分細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)是一種電流波形把握技術(shù)。其根本思想是把握每相繞組電流的波形，使其階梯上升或下降，即在0和最大值之間給出多個(gè)穩(wěn)定的中間狀態(tài)，定子磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)過(guò)程中也就有了多個(gè)穩(wěn)定的中間狀態(tài)，對(duì)應(yīng)與電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的步數(shù)增多、步距角減小。承受細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)可以大大提高步進(jìn)電機(jī)的步距區(qū)分率，減小轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，避開(kāi)低頻共振及降低運(yùn)行噪聲。細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分?jǐn)?shù)是否能代表精度?步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分技術(shù)實(shí)質(zhì)上是一種電子阻尼技術(shù)，其主要目的是減弱或消退步進(jìn)電機(jī)的低頻振動(dòng)，提高電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)精度只是細(xì)分技術(shù)的一個(gè)附帶功能。比方對(duì)于步進(jìn)角為1.8°的兩相混合式步進(jìn)電機(jī)，假設(shè)細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分?jǐn)?shù)設(shè)置為4，那么電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)分率為每個(gè)脈沖0.45°，電機(jī)的精度能否到達(dá)或接近0.45°，還取決于細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分電流把握精度等其它因素。不同廠家的細(xì)分驅(qū)動(dòng)器精度可能差異很大；細(xì)分?jǐn)?shù)越大精度越難把握。一般來(lái)說(shuō)當(dāng)細(xì)分等級(jí)大于1/4后，步距角的精度不能保證。28混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的使能信號(hào)ENA一般在什么狀況下使用？當(dāng)使能信號(hào)ENA為低電尋常，驅(qū)動(dòng)器輸出到電機(jī)的電流被切斷，電機(jī)轉(zhuǎn)子處于自由狀態(tài)〔脫機(jī)狀態(tài)〕。在有些自動(dòng)化設(shè)備中，假設(shè)在驅(qū)動(dòng)器不斷電的狀況下要求可以用手動(dòng)直接轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)軸，就可以將ENA置低，使電機(jī)脫機(jī)，進(jìn)展手動(dòng)操作或調(diào)整。手動(dòng)完成后，再將ENA信號(hào)置高，以連續(xù)自動(dòng)把握。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的三種接線方式〔1〕光電隔離元件的作用：電氣隔離，抗干擾〔2〕三種接線方式：共陽(yáng)極接法、共陰極接法、差分式接法第三局部

UIM2400X系列驅(qū)動(dòng)器介紹特性寬電壓輸入12～40VDC電流輸出2A/4A/8A峰值可調(diào)相電流，微步1～16細(xì)分H橋雙極恒流輸入信號(hào)光電隔離，標(biāo)準(zhǔn)共陽(yáng)極單脈沖自動(dòng)電流減半典型接線圖

當(dāng)使用24V加載共用端時(shí)，需用2K附加限流電阻。每個(gè)信號(hào)端口都需要使用單獨(dú)附加電阻。留意，光電隔離的放射二極管前向壓降為1.15V。

如何調(diào)整輸出電流？A，保證驅(qū)動(dòng)器反面的電流減半撥碼〔即撥碼開(kāi)關(guān)1〕處于OFF狀態(tài)〔即數(shù)字端〕；B,映射電壓關(guān)系如下：UIM24002:映射電壓0----2V對(duì)應(yīng)0----2A輸出電流；UIM24004:映射電壓1.5V----4V對(duì)應(yīng)1.5A----4A工作電流。UIM24008:映射電壓1.5V----4V對(duì)應(yīng)3----8A工作電流。如何調(diào)整細(xì)分？第四局部

補(bǔ)充學(xué)問(wèn)常見(jiàn)電源的分類線性電源-----------------例照試驗(yàn)室電源，波浪較小。開(kāi)關(guān)電源----------------機(jī)器設(shè)備常用，工作效率高兩種電源比較1、線性電源精度好，紋波小，調(diào)整率好，對(duì)外干擾小，適用多種場(chǎng)合。2、線性電源功率器件工作在線性狀態(tài)，因此損耗相對(duì)開(kāi)關(guān)電源較高一點(diǎn)，效率上開(kāi)關(guān)電源好一些。3、開(kāi)關(guān)電源的尺寸相比線性電源要小但是開(kāi)關(guān)電源有污染電網(wǎng)和幅射干擾的問(wèn)題。4、開(kāi)關(guān)電源不適宜用做在輸出高電壓大電流時(shí)0電壓起調(diào)的連續(xù)可調(diào)的場(chǎng)合，但適用于固定輸出或相對(duì)固定輸出對(duì)輻射干擾沒(méi)有太大要求的場(chǎng)合。

開(kāi)關(guān)電源的主要優(yōu)點(diǎn)：體積小、重量輕〔體積和重量只有線性電源的20～30%〕、效率高〔一般為60～70%，而線性電源只有30～40%〕、自身抗干擾性強(qiáng)、輸出電壓范圍寬、模塊化。

開(kāi)關(guān)電源的主要缺點(diǎn)：MOS管高di/dt和高dv/dt，它們產(chǎn)生的浪涌電流和尖峰電壓形成了干擾源。工頻整流濾波使用的大電容充電放電、開(kāi)關(guān)管高頻工作時(shí)的電壓切換、輸出整流二極管的反向恢復(fù)電流都是這類干擾源。需要良好的屏蔽及接地如何確定步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器直流供電電源？A、供電電源輸出電壓確實(shí)定：混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的供電電源電壓一般是一個(gè)較寬的