1.驱动步进电机的脉冲频率太高,使步进电动机不能响应,发生失步或堵转。
2.驱动电源不佳而造成步进电机失步。
3.步进电机控制及驱动电路常见的故障有停转、摆动和不能紧锁。
4.工作台负载过重能造成步进电机失步甚至停转。
深圳星火自动化科技有限公司,总部位于高新产业云集的深圳市宝安区,在北京设有分公司和生产基地,在无锡、青岛、汕头、浏阳等地设有办事处或分支机构。星火自动化定位于运动控制类产品的研发、生产与销售,主要产品为“STD系列”的数字式步进电机驱动器、伺服电机驱动器、步进电机、专用数控系统等,产品广泛应用于数控机床、医疗设备、纺织印刷、雕刻机、激光打标机、激光内雕机、电子设备、剥线机、包装机械、广告设备、贴标机、恒速应用、机器人等多个行业。
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制电机,是现代数字程序控制系统中的主要执行元件,应用极为广泛。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度,称为“步距角”,它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。
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凡是对位置,速度和力矩的控制精度要求比较高的场合,都可以采用交流伺服驱动。如机床、印刷设备、包装设备、纺织设备、激光加工设备、机器人、自动化生产线等。因为伺服多用在定位、速度控制场合,所以伺服又称为运动控制。
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优点:
1、电机旋转的角度正比于脉冲数;
2、电机停转的时候具有最大的转矩(当绕组激磁时);
3、由于每步的精度在百分之三到百分之五,而且不会将一步的误差积累到下一步因而有较好的位置精度和运动的重复性;
4、优秀的起停和反转响应;
5、由于没有电刷,可靠性较高,因此电机的寿命仅仅取决于轴承的寿命;
6、电机的响应仅由数字输入脉冲确定,因而可以采用开环控制,这使得电机的结构可以比较简单而且控制成本;
7、仅仅将负载直接连接到电机的转轴上也可以极低速的同步旋转;
8、由于速度正比于脉冲频率,因而有比较宽的转速范围。
缺陷:
1、如果控制不当容易产生共振;
2、难以运转到较高的转速;
3、难以获得较大的转矩;
4、在体积重量方面没有优势,能源利用率低;
5、超过负载时会破坏同步,高速工作时会发出振动和噪声。
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细分技术实质上是一种电子阻尼技术,主要目的是减弱步进电机的低
频振动,而提高电机的运转精度只是一个附带功能。比如对于步进角
为1.8°的两相混合式电机,如果细分数设置为4,那么理论上每个脉
冲步进0.45°,但精度能否达到或接近0.45°,还取决于细分驱动器
的电流控制精度、电机步矩角误差等因素,且不同厂家的驱动芯片电
流控制精度差别很大,细分数越大精度越难控制。
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减少发热,就是减少铜损和铁损。
减少铜损有两个方向,减少电阻和电流;在选型时尽量选择电阻小和
额定电流小的电机,但是这往往与力矩和高速的要求相抵触。对于已
经选定的电机,在电机处于静态时自动减少电流或者切断电流。另外,
细分驱动器由于电流波形接近正弦,谐波少,电机发热也会较少。
铁损与电机使用的铁芯的材料有关,与驱动电压、电流、频率等也有
关。减少铁损的办法不多,但在总的发热中铁损占的比例较小。
步进电机在静态和低速下,电流会维持相对恒定,速度高到一定程度,
电机内部反电势升高,电流将逐步下降,力矩也会下降。因此,因铜
损带来的发热情况就与速度相关,一般静态和低速时发热高,高速时
发热低。但是铁损变化的情况却不尽然,而电机整个的发热是二者之和。
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步进电机由于受到自身制造工艺的限制,如步距角的大小由转子齿数和运行拍数决定,但转子齿数和运行拍数是有限的,因此步进电机的步距角一般较大并且是固定的,步进的分辨率低、缺乏灵活性、在低频运行时振动,噪音比其他微电机都高,使物理装置容易疲劳或损坏。这些缺点使步进电机只能应用在一些要求较低的场合,对要求较高的场合,只能采取闭环控制,增加了系统的复杂性,这些缺点严重限制了步进电机作为优良的开环控制组件的有效利用。细分驱动技术在一定程度上有效地克服了这些缺点。
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1.脉冲速度太高
2.驱动电流太大
3.驱动电压太高
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STD278M是基于DSP控制的两相步进电机驱动器。它是将先进的DSP控制芯片和独特的控制电路结合一起所构成的新一代全数字步进电机驱动器。驱动电压为AC24-80V,适配电流在6.0A以下、外径57-110mm的各种型号的两相混合式步进电机。该驱动器内部采用类似伺服控制原理的电路,此电路可以使电机运行平稳,几乎没有震动和噪音。定位精度最高可达40000脉冲/转。该产品广泛应用于雕刻机、中型数控机床、电脑绣花机、包装机械等分辨率较高的大、中型数控设备上。
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步进电机驱动器是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”),它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速和定位的目的。广泛应用于雕刻机、水晶研磨机、中型数控机床、脑电绣花机、包装机械、喷泉、点胶机、切料送料系统等分辨率较高的大、中型数控设备上。
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什么是步进电机方向信号?方向电流信号DIR用于控制步进电机的旋转方向。此端为高电平时,电机一个转向;此端为低电平时,电机为另一个转向。电机换向必须在电机停止后再进行,并且换向信号一定要在前一个方向的最后一个CP脉冲结束后以及下一个方向的第一个CP脉冲前发出。当您的控制器(上位机)发出的是双脉冲(即正负脉冲)或脉冲信号的幅值不匹配时,需要用我们的信号模块转换为5v单脉冲方向。
1、输入为单脉冲信号模块的拨码开关应拨到单脉冲”位置。当有脉冲输出时电机转动。改变方向信号的高低电平可改变电机转动方向。具体时序可参照信号模块说明书。
2、输入为双脉冲 信号模块的拨码开关应拨到·双脉:中·位置。当发正脉;中的,电机正转;当发负脉冲的,电机反转。正负脉冲不可同时给,具体时序可参照信号模块说明书. 步进电机运行方向与要求的相反,又应该怎样调整?山社电机技术工程师建议有以下两种方法可以实现:一种方法是改变控制系统的方向信号。另一种方法是通过调整步进电机的接线来改变方向, 具体做法如下:对于两相电机,只需将其中一相的电机线交换接入步进电机驱动器即可,如A+和A-交换。
对于三相电机,不能将其中一相的电机线交换,而应顺序交换其中的两相,如把A+和B+交换, A-和B-交换。
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步进电机的优点和缺点都非常的突出,优点集中于控制简单、精度高,缺点是噪声、震动和效率,它没有累积误差,结构简单,使用维修方便,制造成本低。步进电机带动负载惯量的能力大,适用于中小型机床和速度精度要求不高的地方,缺点是效率较低、发热大,有时会“失步”。优缺点如下所示。
优点:
1. 电机操作易于通过脉冲信号输入到电机进行控制;
2. 不需要反馈电路以返回旋转轴的位置和速度信息(开环控制);
3. 由于没有接触电刷而实现了更大的可靠性。
缺点:
1. 需要脉冲信号输出电路;
2. 当控制不适当的时候,可能会出现同步丢失;
3. 由于在旋转轴停止后仍然存在电流而产生热量。
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步进电机驱动器有三种基本的步进电机驱动模式:整步、半步、细分。其主要区别在于电机线圈电流的控制精度(即激磁方式)。
整步驱动:在整步运行中,同一种步进电机既可配整/半步驱动器也可配细分驱动器,但运行效果不同。步进电机驱动器按脉冲/方向指令对两相步进电机的两个线圈循环激磁(即将线圈充电设定电流),这种驱动方式的每个脉冲将使电机移动一个基本步距角,即1.80度 (标准两相电机的一圈共有200个步距角)。
半步驱动:在单相激磁时,电机转轴停至整步位置上,驱动器收到下一脉冲后,如给另一相激磁且保持原来相继处在激磁状态,则电机转轴将移动半个步距角,停在相邻两个整步位置的中间。如此循环地对两相线圈进行单相然后双相激磁步进电机将以每个脉冲0.90度的半步方式转动。电机供应的所有的整/半步驱动器都可以执行整步和半步驱动,由驱动器拨码开关的拨位进行选择。和整步方式相比,半步方式具有精度高一倍和低速运行时振动较小的优点,所以实际使用整/半步驱动器时一般选用半步模式
细分驱动:细分驱动模式具有低速振动极小和定位精度高两大优点。对于有时需要低速运行(即电机转轴有时工作在60rpm以下)或定位精度要求小于0.90度的步进应用中,细分型步进电机驱动器获得广泛应用。其基本原理是对电机的两个线圈分别按正弦和余弦形的台阶进行精密电流控制,从而使得一个步距角的距离分成若干个细分步完成。例如十六细分的驱动方式可使每圈200标准步的步进电机达到每圈200*16=3200步的运行精度(即0.1125°)。
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1、完全消除了电机的低频振荡
低频振荡是步进电机(尤其是反应式电机)的固有特性,而细分是消除它的唯一途径,如果步进电机有时要在共振区工作(如走圆弧),选择细分驱动器是唯一的选择。
2、提高了电机的输出转矩:尤其是对三相反应式电机,其力矩比不细分时提高约30-40% 。
3、提高了电机的分辨率:由于减小了步距角、提高了步距的均匀度,‘提高电机的分辨率’是不言而喻的。
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步进电机结构简单、使用方便、没有积累误差、只需要脉冲信号就能进行工作,因此既可以使用PLC进行控制,也可以使用单片机等能产生脉冲信号的装置进行控制,在工业自动化控制中使用非常广泛。
不过其噪音和震动较大,并且可能会出现失步的情况,因此只适合于精度要求不高的场合。
另外步进电机的位置和速度信号不能反馈给控制系统,一般只能用于开环控制。如果要构成闭环控制系统,需要在运动轴上增加编码器等信号反馈装置。
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线性编码器使用传感器或标尺上的“切口”将电脉冲信号发送到控制器。这些脉冲信号可以由PLC解密并转换为设备要遵循的指令。
线性编码器更适合带有滑动定位器的应用,例如打印机或CNC机器。它们非常适用于需要将准确的高速数据传输到控制器的过程。某些线性编码器如果不是绝对编码器,则在断电或PLC/控制器重启后需要一个参考位置来找零。
绝对式编码器使用二进制表示位置,增量式编码器只能发送控制器在启动后计数的脉冲。当必须重新启动位置数据时,限位开关或传感器可用于提供参考点。
基于绝对代码的线性编码器能够在不移动或不使用参考点的情况下找到它们的位置。他们使用来自多个尺度的二进制代码来确定位置。这为应用过程提供了更大的灵活性,并在涉及重启后安全的领域开辟了更多机会
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编码器通过基于上述两种不同系统之一(旋转或线性)向控制设备提供电气信息来工作。在编码器中还有几种将物理变化转换为电数据的机制:电阻、机械、磁和光学,其中光学编码器是制造中最常见的。光学编码器包含至少一个光发送器和一个光接收器,用于将物理运动转换为电信号以供控制器处理。无论采用何种转换方法,编码器始终是线性编码器或旋转编码器。
在光学编码器中,旋转和线性都使用从固体表面切出的“窗口”,仅允许光以增量方式进入接收单元。线性编码器使用传感器来检测沿着路径长度的条带中的不同图案,而旋转编码器由一个带有插槽的圆盘组成,可将信号发送回控制系统。
在光学系统中,发送单元发出一束恒定的光束,随着系统的移动,光束会逐渐中断。每当接收单元检测到来自发送单元的光时,它就会向控制器发送一个电信号。根据应用的不同,有各种不同的磁盘或磁道配置来阻挡/接收光。这些包括绝对位置编码器和增量编码器。
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电机编码器是一种为自动化控制系统或任何需要位置数据的包含电机的机器记录位置数据的设备。从机械臂到3D打印机,它们无处不在。编码器在使自主机器正常运行方面发挥着关键作用。它们允许精确测量系统中的运动部件。
电机编码器在几个方面都有好处,例如,线性编码器通常用于轨道应用并允许CNC机器和3D打印机精确地创建零件,而旋转编码器使机械臂在制造业中成为可能。它们发送的信号用于在正确的时刻激活控制器或PLC的不同输出。
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KTS-DSDM直联伺服驱动系统可精确的以速度、位置、扭矩等模式运行,并可与自身扭矩传感器、角度传感器进行精确闭环控制,集驱动、检测等功能于一体。伺服驱动系统模块在实现测试和反馈功能的前提下,最大程度提高了装配的精度,保证测试结果的准确性;同时,在外观上具有很高的完整性和美观性,可广泛应用于需要实现高精度传动定位的领域。
※驱动与测量扭矩:0-1000Nm(量程可选)。
※测量扭矩精度:0.1%FS,0.25%FS,0.5% FS。
※启动力矩:<0.03Nm。
※最高转速:375r/min。
※通实现不同波形输出和加载,可提供固定程序控制还可提供接口提供客户后期自定义开发。
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新技术革命和成本压力催生了自动化、智能化和柔性化生产制造,组装、物流装连、封装、测试一体化系统MES。SMT设备通过技术进步提高电子业自动化水平实现少人作业,降低人工成本增加个人产出,保持竞争力,是SMT制造业的主旋律。高性能、易用性、灵活性和环保是SMT设备的主要发展必然趋势:
1、高精度、柔性化:行业竞争加剧、新品上市周期日益缩短、对环保要求更加苛刻;顺应更低成本、更微型化趋势,对电子制造设备提出了更高的要求。电子设备正在向高精度、高速易用、更环保以及更柔性的方向发展。贴片头功能头实现任意自动切换;贴片头实现点胶、印刷、检测反馈,贴装精度的稳定性将更高,部品和基板窗口大兼容柔性能力将更强。
2、高速化、小型化:带来实现高效率、低功率、占空间少、低成本。贴片效率与多功能双优的高速多功能贴片机的需求逐渐增多,多轨道、多工作台贴装的生产模式生产率可达到100000CPH左右。
3、半导体封装与SMT融合趋势:电子产品体积日趋小型化、功能日趋多样化、元件日趋精密化,半导体封装与表面贴装技术的融合已成大势所趋。半导体厂商已开始应用高速表面贴装技术,而表面贴装生产线也综合了半导体的一些应用,传统的技术区域界限日趋模糊。技术的融合发展也带来了众多已被市场认可的产品。POP工艺技术、三明治工艺已经在高端智能产品上广泛使用,多数品牌贴片机公司提供倒装芯片设备(直接应用晶圆供料器),即为表面贴装与半导体装配融合提供了良好的解决方案。
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