十大提示:指定步进驱动器IC

选择步进驱动器而不是伺服器具有某些优点,即价格。在步进者将完成这项工作的地方,请考虑使用一个

步进电机驱动器IC

一.了解四个最常见的微步神话

误区 1:高微步计数将导致该计数的步数均匀分布。

微步进有利于平稳的运动。但是,对于这些微步进,拥有256微步/步进驱动器并不自动意味着您将从电机获得256个均匀间隔的运动增量。

误区2:半步进产生的扭矩比微步进更大。

半步进是正弦电流波形的原始近似值,而微步进则产生与正弦驱动波形更好的近似值;曲线下的面积没有显着变化,因此扭矩是相同的。

误区3:全步进产生的扭矩大于半步进。

在半步进或微步进配置中,两个电机相位同时完全导通时,与每相运行相同的最大电流相比,将产生更大的扭矩。然而,步进电机受到发热的限制。因此,以较高的峰值电流(乘以√2)运行半步或微步进波形可提供更平滑的运动,其扭矩、加热效果和功耗与全步进模式相同。

误区4:伺服驱动器比步进器更好。

伺服驱动器将比步进驱动器运行更平稳。然而,步进器将完全遵循编程的轨迹,而伺服器不一定会这样做,因为跟随误差可能随干扰而变化。

 

二.确定负载要求

首先,确定荷载类型。是惯性载荷还是摩擦载荷?如果纯惯性,请使用某种类型的变速器将负载扭矩与电机扭矩相匹配。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,您可以使用弹簧刻度测量线性轴上的力,或使用扭矩表测量旋转力。

确定应用电源电压。然后在目标工作速度下选择至少两倍于所需扭矩的步进器,并使用额定电源电压约为1/4的电机。接下来,查看获得目标电机扭矩所需的驱动器电流。根据该数字选择步进驱动器。

 

三.注意扭矩问题

扭矩通常是许多步进相关问题的根源。两种相对常见的情况包括:

转速下扭矩不足:大多数步进电机都是绕绕的,并构建为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机,您很可能会抽取大量动力,但电机仍然会由于缺乏扭矩而失速。在高速应用中使用低速电机将产生类似的结果。

惯性不匹配:由于电机和负载之间的惯性不匹配,电机无法快速加速。关键是要选择与负载尺寸紧密匹配的电机尺寸。否则,电机将很难加速沉重、不稳定的负载,如果加速得太快,系统很容易失速。另一方面,如果连接到扭矩过大的电机,系统可能会产生共振并引起大声的噪音,抖动运动或不准确的步进。当负载不够重而无法考虑高扭矩电机时,一切都通过电机的共振被放大。

 

四.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件事 - 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很宽的电流范围,以便您可以在不同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机额定电流的1.4倍。选择具有多个步进分辨率的驱动程序来测试不同的微步进设置,以获得最平滑的运动。最后,确保驾驶员能够接收到足够的步进脉冲,以所需的速度旋转电机。有时,驱动程序仅限于10 kHz等小频率。如果您希望使用1.8°步进器在8×时也要微步,则每秒的最大转数速度为10,000/(8× 200)= 6.25 rps。

 

五.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,如果对PWM(脉宽调制)或斩波器驱动器施加不正确的电压,则会出现问题。我们收到许多有关这些驱动程序的问题。例如,如果电机的额定电压为5 V,许多用户想知道为什么他们需要施加更大的电压。他们还想知道为什么即使在更换为PWM/斩波器驱动器后,它们也不会获得更高的性能。工程师在使用步进电机和驱动器时,有时会忘记电机基本原理,如反电动势和电气时间常数。这导致步进电机驱动器或驱动器和电机配置不正确,这些驱动器和电机在应用中缺乏功率(电压和/或电流)。


六.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。主要目的是通过平衡步进的冲击来提高电机运行的平稳性,使操作更加可靠。通过错误地应用微步进,您实际上可以大大降低电机可以产生的可用扭矩。这通常需要一个比其他必要大得多的电机。那些不了解微步进正确使用的人选择不使用它,而是转向基于伺服的系统,这增加了不必要的复杂性和成本。工程师有时也会完成机械设计,然后尝试隐藏或抑制系统振动。当工程师选择不正确的步进器时,电机将无法移动负载重量。选择电机时,不仅要考虑负载重量,还要考虑机构的摩擦特性。

 

七.正确匹配电机和驱动器

不要相信电机在与任何驱动器匹配时会达到数据表的额定速度和扭矩。与伺服器一样,电机的失速扭矩、额定扭矩和额定速度都取决于驱动器和电机是否正确匹配,就像它们取决于可用的电压和电流一样。

具有匹配驱动器的性能曲线(速度-扭矩曲线)是最可靠的参考。此外,请记住,电机的失速扭矩并不表示它在移动时可以产生的扭矩 - 特别是在以较高扭矩加速和减速时。

考虑使用软件程序,根据可靠的速度-扭矩性能曲线正确调整电机和驱动器的尺寸。选择与可用总线电压匹配并具有所需功能的驱动器;然后使用匹配电机和驱动器的性能曲线,选择提供所需性能曲线的电机 (在机器的谐振频率之外)。


八.大小合适

大小调整不当会以多种方式表现出来。电机尺寸过小最多会导致过热,不令人满意的加速和减速以及性能不佳。在最坏的情况下,电机将失去脉冲,位置不正确,或在重负载或高加速或减速下完全失速。

电机尺寸过大将导致其运行声音更大,并产生更高的EMI/RFI。它还可能导致用户在金钱以及面板空间或机器空间方面为电机和驱动器支付比必要更多的费用。

适当的负载-惯量与转子-惯量匹配也至关重要,因为系统本质上是开环的。即使在添加编码器后,惯性失配也不能超过一个数量级。较大的不匹配将导致电机失去脉冲,错过位置,消耗过多的电流,甚至失速。

提示7和8由科尔摩根的丹·沃尔克和李·斯蒂芬斯提供

 

九.了解失速条件

选择错误的步进驱动器可能会导致失速条件,这与转子完全停止不同。电机实际上可能会落后几根电机极,但会继续移动负载,或者在某些情况下,如果命令对惯性负载来说太突然停止,则会发生超调。用作反馈设备的编码器可以在命令移动完成后报告和/或纠正该情况,但它无法阻止它。即使使用编码器,步进器本质上仍然是一个开环系统。

 

十.使用步进器可以省钱,但要明智地去做

步进驱动器始终提供最便宜的解决方案,因此请尽可能使用步进驱动器。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、共振和低速性能差。第三,在高速行驶时,步进电机会发出呜呜声。由于步进驱动器具有高极数,因此在高速下磁滞和涡流损耗也很常见。由于这些原因,不建议在2,000rpm以上的连续操作中使用步进器。最后,由于需要全电流来产生保持扭矩,步进电机可能会在静止时变热。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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创建时间:2022-09-30 15:00
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