現(xiàn)在由于開關(guān)電源的普及,以及開關(guān)電源輸出的標(biāo)準(zhǔn)24VDC電壓,電氣柜內(nèi)的電氣元器件絕大部分使用24VDC,所以在為步進驅(qū)動器供電時,工程師們出于簡單方便,往往直接采用開關(guān)電源,這樣做,在大力矩步進電機的場合是不合適的,會影響電機的高速性和電機輸出力矩的穩(wěn)定性。
粗淺的理解,首先,開關(guān)電源是一個恒壓源,它最重要的目的就是保證電壓穩(wěn)定不變,寧可犧牲電流也要保證電壓穩(wěn)定;而線性整流電源是一個恒流源,它最重要的目的就是保證電流足夠供給,步進電機驅(qū)動器本身是恒流驅(qū)動?;谝陨侠碚?,小力矩的步進電機42以下是可以采用開關(guān)電源的,而超過57電機還是更好使用線性整流直流電源,以保證步進電機的高速性,輸出力矩的強勁和穩(wěn)定。更為重要的是1個線性整流電源可以帶3臺57步進電機驅(qū)動器,或者2臺86步進電機驅(qū)動器,整體成本還低于開關(guān)電源呢。 <2013-10-24>
實際上但凡是電機,都會有兩個問題難以解決,一個是高速,一個是低速。不論步進電機還是伺服電機,在低速時,例如在1rpm以下,都會表現(xiàn)不佳,其中步進電機表現(xiàn)為低速振動,伺服電機表現(xiàn)為低速蠕動。而閉環(huán)步進電機就很好的解決了這個問題,在0.2rpm的轉(zhuǎn)速下,電機的運動仍然是均勻的,光滑的,通過攝像機放大它的運動進行檢測,運動非常均勻和光滑。<2013-10-24>
傳統(tǒng)的步進電機由于采用最簡單的恒流控制,對電流環(huán)的控制周期過長,所以轉(zhuǎn)速一般都在1000rpm以下;而閉環(huán)步進電機采用伺服驅(qū)動器的原理,對步進電機的電流采用矢量方式控制,更高轉(zhuǎn)速可以達到3000rpm,在0~1500rpm這個速度范圍內(nèi),輸出力矩還很大,比普通步進電機輸出力矩大。基于以上原因,如果對步進電機有更高轉(zhuǎn)速要求的場合,閉環(huán)步進電機就是不二之選。
<2013-10-23>
傳統(tǒng)步進電機的精度由電機的相數(shù)和驅(qū)動器細(xì)分決定,例如5相電機的精度大于3相,3相大于2相;高細(xì)分驅(qū)動器的精度大于低細(xì)分驅(qū)動器,但是由于細(xì)分技術(shù)屬于對電流的梯級方式控制,所以提升精度不僅有極限,而且在高細(xì)分時往往只有分辨率而沒有精度。閉環(huán)步進電機的精度不取決于電機的相數(shù),而取決于電機的編碼器精度。目前國內(nèi)的廠家往往出于技術(shù)受限,只能標(biāo)配1000線的編碼器,而智創(chuàng)電機可以直接標(biāo)配2500線電機,直接達到伺服電機的標(biāo)準(zhǔn)精度?;谝陨显?,如果對步進電機有更高精度要求的場合,閉環(huán)步進電機就是上上之選。<2013-10-23>
傳統(tǒng)的步進電機已經(jīng)被工程師們所熟知和大量地、熟練地應(yīng)用,工程師們充分發(fā)揮了步 進電機的控制簡單,成本低廉的優(yōu)點,但由于是開環(huán)控制的方式,不可避免的有如下缺陷:
1. 失步:一旦失步,就無法進行位置補償,而且上位機也無法知道電機是否處于失步的狀態(tài)
2. 精度低:不論采用多么先進的細(xì)分技術(shù),由于受限于主控芯片都無法達到伺服電機的精度
3. 轉(zhuǎn)速低:一般都工作在1000 轉(zhuǎn)/分以下
4. 振動和振蕩:在低速時電機的振動很大,在某些速度段甚至?xí)霈F(xiàn)振蕩,盡管可以采用 細(xì)分技術(shù)可以減輕振動或者人為在軟件上切除振蕩,但是依舊會帶來一些不良影響
而閉環(huán)步進電機就完美地解決了以上問題。
首先,閉環(huán)步進電機不是簡單的給步進電機配一個編碼器了事,而是按照伺服電機系統(tǒng)的工 作原理進行設(shè)計和開發(fā)。它采用32 位的DSP 做為主處理器,以保證整個系統(tǒng)的高響應(yīng)和高速,可以做到每隔25 微秒就可以調(diào)整一次電機的電流,這是普通步進驅(qū)動器的主控芯片無法做到的,而且可以對編碼器的位置進行高響應(yīng),隨時監(jiān)視電機的實際位置和指令位置之間的偏差值,每隔25 微秒就可以調(diào)整電機的位置。標(biāo)配10000 個脈沖/圈的編碼器,而且是金屬碼盤的編碼器,既保證了精度,也保證了對環(huán)境、溫度和振動的高適應(yīng)性,穩(wěn)定性和可靠性甚至優(yōu)于采用玻璃碼盤編碼器的伺服電機。
其次,采用真正地正弦波、向量和濾波方式控制電流,電機的高速性、平穩(wěn)性、振動、噪音、溫升優(yōu)于傳統(tǒng)的步進電機;更高轉(zhuǎn)速可以達到3000 轉(zhuǎn)/分,更低轉(zhuǎn)速可以控制在0.2轉(zhuǎn)/分,而且電機運行非常平穩(wěn)和穩(wěn)定,這一點甚至是伺服電機都無法做到。<2013-10-18>
伺服電機是被現(xiàn)在的工程師們所推崇和津津樂道的,提到運動控制不談伺服電機幾乎不可想象,工程師們癡迷于伺服電機的閉環(huán)控制,沉醉于高響應(yīng)和高速性及高精度的優(yōu)點,真正地“三高”。但是,正所謂尺有所短,寸有所長,伺服電機也有它不可避免的如下缺陷:
1. 無法靜止:由于采用閉環(huán)控制,伺服電機本身結(jié)構(gòu)和電機的特性決定,伺服電機在停止時無法靜止,在負(fù)載擾動小或者伺服電機的參數(shù)調(diào)試良好的情況下,伺服電機始終在正負(fù)1個脈沖之間波動(可以通過觀察伺服驅(qū)動器上關(guān)于編碼器位置的數(shù)值,它一直在正負(fù)1之間波動)。在圖像處理場合這就是一個影響精度的因素。
2. 過沖:在由高速轉(zhuǎn)為低速或者靜止時,不可避免地要過沖一段距離,然后在糾正回來。當(dāng)控制器發(fā)一個脈沖給伺服電機時,伺服電機往往不是走一個脈沖,而是走3個脈沖,然后在回退2個脈沖。這對那些需要一個脈沖一個脈沖運動的場合,不允許過沖的場合時致命的。
3. 調(diào)試復(fù)雜:伺服驅(qū)動器內(nèi)動輒上百個參數(shù),使用說明書幾百頁,著實讓新手發(fā)怵;更換一個品牌的伺服電機,也會讓老手著實頭痛。這也為售后服務(wù)和維修帶來了大量的工作。
4. 低速蠕動:在低速時伺服電機的運行會出現(xiàn)蠕動或者稱之為爬行。
而閉環(huán)步進電機就完美地解決了以上問題。
由于閉環(huán)步進電機不是簡單的給步進電機配一個編碼器了事,而是按照伺服電機系統(tǒng)的工作原理進行設(shè)計和開發(fā)。它采用32位的DSP做為主處理器,以保證整個系統(tǒng)的高響應(yīng)和高速,可以做到每隔25微秒就可以調(diào)整一次電機的電流,標(biāo)配10000個脈沖/圈的編碼器,而且是金屬碼盤的編碼器,既保證了精度,也保證了對環(huán)境、溫度和振動的高適應(yīng)性、穩(wěn)定性和可靠性,甚至優(yōu)于采用玻璃碼盤編碼器的伺服電機。
首先,閉環(huán)步進電機由于是電機的本體是步進電機,在靜止時是靜止不動的。
其次,閉環(huán)步進電機由于結(jié)合了步進電機的特點和伺服的控制方式,所以不會過沖(因為步進電機的特點就是不會過沖)。
第三,調(diào)試和使用非常簡單,只需要調(diào)節(jié)驅(qū)動器的3個電位器的位置,不僅設(shè)備制造商可以使用,而且設(shè)備使用商也可以使用,對使用者的要求極低。
第四,驅(qū)動器采用真正地正弦波、向量和濾波方式控制電流,更低轉(zhuǎn)速可以控制在0.2轉(zhuǎn)/分,而且電機運行非常平穩(wěn)和穩(wěn)定,這一點甚至是伺服電機都無法做到(一般伺服電機理論上可以做到1轉(zhuǎn)/分,實際的應(yīng)用場合是無法做到1轉(zhuǎn)/分,大致在5rpm以上)。<2013-10-18>