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      十大提示:指定步進驅動器IC

      選擇步進驅動器而不是伺服器具有某些優點,即價格。在步進者將完成這項工作的地方,請考慮使用一個

      步進電機驅動器IC

      一.了解四個最常見的微步神話

      誤區 1:高微步計數將導致該計數的步數均勻分布。

      微步進有利于平穩的運動。但是,對于這些微步進,擁有256微步/步進驅動器并不自動意味著您將從電機獲得256個均勻間隔的運動增量。

      誤區2:半步進產生的扭矩比微步進更大。

      半步進是正弦電流波形的原始近似值,而微步進則產生與正弦驅動波形更好的近似值;曲線下的面積沒有顯著變化,因此扭矩是相同的。

      誤區3:全步進產生的扭矩大于半步進。

      在半步進或微步進配置中,兩個電機相位同時完全導通時,與每相運行相同的最大電流相比,將產生更大的扭矩。然而,步進電機受到發熱的限制。因此,以較高的峰值電流(乘以√2)運行半步或微步進波形可提供更平滑的運動,其扭矩、加熱效果和功耗與全步進模式相同。

      誤區4:伺服驅動器比步進器更好。

      伺服驅動器將比步進驅動器運行更平穩。然而,步進器將完全遵循編程的軌跡,而伺服器不一定會這樣做,因為跟隨誤差可能隨干擾而變化。

       

      二.確定負載要求

      首先,確定荷載類型。是慣性載荷還是摩擦載荷?如果純慣性,請使用某種類型的變速器將負載扭矩與電機扭矩相匹配。使用設備測量以所需速度和加速度移動負載所需的力。例如,您可以使用彈簧刻度測量線性軸上的力,或使用扭矩表測量旋轉力。

      確定應用電源電壓。然后在目標工作速度下選擇至少兩倍于所需扭矩的步進器,并使用額定電源電壓約為1/4的電機。接下來,查看獲得目標電機扭矩所需的驅動器電流。根據該數字選擇步進驅動器。

       

      三.注意扭矩問題

      扭矩通常是許多步進相關問題的根源。兩種相對常見的情況包括:

      轉速下扭矩不足:大多數步進電機都是繞繞的,并構建為在特定速度范圍內以最佳水平運行。如果在低速應用中使用高速電機,您很可能會抽取大量動力,但電機仍然會由于缺乏扭矩而失速。在高速應用中使用低速電機將產生類似的結果。

      慣性不匹配:由于電機和負載之間的慣性不匹配,電機無法快速加速。關鍵是要選擇與負載尺寸緊密匹配的電機尺寸。否則,電機將很難加速沉重、不穩定的負載,如果加速得太快,系統很容易失速。另一方面,如果連接到扭矩過大的電機,系統可能會產生共振并引起大聲的噪音,抖動運動或不準確的步進。當負載不夠重而無法考慮高扭矩電機時,一切都通過電機的共振被放大。

       

      四.考慮電壓和電流需求

      選擇步進驅動器的一種簡單方法是尋找四件事 - 電壓,電流,微步進和最大步進脈沖速率。確保驅動器可以處理很寬的電流范圍,以便您可以在不同電壓水平下測試系統,以適合您的應用。驅動器應至少輸出電機額定電流的1.4倍。選擇具有多個步進分辨率的驅動程序來測試不同的微步進設置,以獲得最平滑的運動。最后,確保駕駛員能夠接收到足夠的步進脈沖,以所需的速度旋轉電機。有時,驅動程序僅限于10 kHz等小頻率。如果您希望使用1.8°步進器在8×時也要微步,則每秒的最大轉數速度為10,000/(8× 200)= 6.25 rps。

       

      五.施加正確的電壓

      微步進可以提高系統的分辨率,從而平滑旋轉并防止振動和噪音。但是,如果對PWM(脈寬調制)或斬波器驅動器施加不正確的電壓,則會出現問題。我們收到許多有關這些驅動程序的問題。例如,如果電機的額定電壓為5 V,許多用戶想知道為什么他們需要施加更大的電壓。他們還想知道為什么即使在更換為PWM/斬波器驅動器后,它們也不會獲得更高的性能。工程師在使用步進電機和驅動器時,有時會忘記電機基本原理,如反電動勢和電氣時間常數。這導致步進電機驅動器或驅動器和電機配置不正確,這些驅動器和電機在應用中缺乏功率(電壓和/或電流)。


      六.了解微步進的目標

      當工程師不了解微步進的目的時,可能會出現許多問題。主要目的是通過平衡步進的沖擊來提高電機運行的平穩性,使操作更加可靠。通過錯誤地應用微步進,您實際上可以大大降低電機可以產生的可用扭矩。這通常需要一個比其他必要大得多的電機。那些不了解微步進正確使用的人選擇不使用它,而是轉向基于伺服的系統,這增加了不必要的復雜性和成本。工程師有時也會完成機械設計,然后嘗試隱藏或抑制系統振動。當工程師選擇不正確的步進器時,電機將無法移動負載重量。選擇電機時,不僅要考慮負載重量,還要考慮機構的摩擦特性。

       

      七.正確匹配電機和驅動器

      不要相信電機在與任何驅動器匹配時會達到數據表的額定速度和扭矩。與伺服器一樣,電機的失速扭矩、額定扭矩和額定速度都取決于驅動器和電機是否正確匹配,就像它們取決于可用的電壓和電流一樣。

      具有匹配驅動器的性能曲線(速度-扭矩曲線)是最可靠的參考。此外,請記住,電機的失速扭矩并不表示它在移動時可以產生的扭矩 - 特別是在以較高扭矩加速和減速時。

      考慮使用軟件程序,根據可靠的速度-扭矩性能曲線正確調整電機和驅動器的尺寸。選擇與可用總線電壓匹配并具有所需功能的驅動器;然后使用匹配電機和驅動器的性能曲線,選擇提供所需性能曲線的電機 (在機器的諧振頻率之外)。


      八.大小合適

      大小調整不當會以多種方式表現出來。電機尺寸過小最多會導致過熱,不令人滿意的加速和減速以及性能不佳。在最壞的情況下,電機將失去脈沖,位置不正確,或在重負載或高加速或減速下完全失速。

      電機尺寸過大將導致其運行聲音更大,并產生更高的EMI/RFI。它還可能導致用戶在金錢以及面板空間或機器空間方面為電機和驅動器支付比必要更多的費用。

      適當的負載-慣量與轉子-慣量匹配也至關重要,因為系統本質上是開環的。即使在添加編碼器后,慣性失配也不能超過一個數量級。較大的不匹配將導致電機失去脈沖,錯過位置,消耗過多的電流,甚至失速。

      提示7和8由科爾摩根的丹·沃爾克和李·斯蒂芬斯提供

       

      九.了解失速條件

      選擇錯誤的步進驅動器可能會導致失速條件,這與轉子完全停止不同。電機實際上可能會落后幾根電機極,但會繼續移動負載,或者在某些情況下,如果命令對慣性負載來說太突然停止,則會發生超調。用作反饋設備的編碼器可以在命令移動完成后報告和/或糾正該情況,但它無法阻止它。即使使用編碼器,步進器本質上仍然是一個開環系統。

       

      十.使用步進器可以省錢,但要明智地去做

      步進驅動器始終提供最便宜的解決方案,因此請盡可能使用步進驅動器。請記住以下主要考慮因素:首先,系統是否需要位置確認?第二:錯誤的步進驅動器會導致振鈴、共振和低速性能差。第三,在高速行駛時,步進電機會發出嗚嗚聲。由于步進驅動器具有高極數,因此在高速下磁滯和渦流損耗也很常見。由于這些原因,不建議在2,000rpm以上的連續操作中使用步進器。最后,由于需要全電流來產生保持扭矩,步進電機可能會在靜止時變熱。

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

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      創建時間:2022-09-30 15:00
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