加载中…雕刻机 入门者一定要看 教你如何挑选合适的步进电机和驱动器
(2015-05-28 14:41:35) | 分类： 嵌入式硬件 |
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第一部分:入门篇 1、步进电机 机。方形的一般指宽度，单位是mm）。在宽度确定了之后，下面要确定的尺寸就 是长度了。57和60的一般在40-100mm之间，86的在60-130之间，110的有200mm以上的。当然这些长度是我见过比较多的，其他长度的肯定也有。一般尺寸越大的电机其扭矩也越大。 是正确的。它是需要加一些限制条件的。在我接触的电机中，一般较早的东方电机使用圆形的较多，那时受永磁材料的限制，确实电机扭矩比较小。后来东方的电机基本就采用方形的了，技术进步后差不多尺寸的电机方的明显比圆的高。不过这也是对一家而言。我见过美国太平洋的110步进电机，其扭矩达到了20Nm不过它的形状也是圆的，还有三洋比较新的步进电机也有圆形的，其扭矩一点不比方的小。所以看扭矩主要还是要能判断出其大概的年份，越新的相同尺寸其扭矩也就会越大。 额定电流越大的电机其高速性能越好。还有个和电流有关的知识，就是同一厂家， 同一大小的步进电机，虽然其额定电流不同，不过其扭矩基本差不多，不同的就是电机的高速性能表现。 又是两相的占大多数。当然也有三相的，不过我接触的很少。两相电机步距角为 1.8度，每转200个脉冲。五相电机为0.72度，每转500个脉冲。步进电机的步距角基本就决定了它的分辨率。虽然现在驱动器基本都采用了细分技术（具体下面会继续介绍），不过其并不能显著提高步进电机的分辨率（这个是我听说的，也没有仔细实践过）所以五相电机的分辨率比两相的高。五相电机相比两相电机还有个显著优点，那就是其低速时震动比较小，这个是不争的事实，不过现在高端的两相步进驱动器同样可以把两相步进电机低速时的震动控制在一个非常小的范围内。 2、步进驱动器。 第二部分: 二手步进电机厂家介绍 的也很有限，有些情况也是挺论坛朋友介绍的。 1、国产篇 塞和白山的驱动器我没接触过，不过听人说都不错。听人说过，雷塞低压驱动器 好点，白山的高压好点。不过我觉得可能相差不大。还有就是有网友反映白山 驱动器抗干扰好，这个我还没有机会实践，在此转述下吧。四通的东西最近才接 触过，用的是一款70V，3A，64细分的四线两相驱动器。驱动器细分不算高，不过使用性能还是不错的。一是电流声很小，二是高速性能不错，用24V开关电源，也能把2.5A的57步进电机空载带到1500转左右，是我接触过的国产驱动器中相当优异的了，如果真要把电压加到70V，我看带3A86空载上3000转不是太大问题。综合来说如果看到这三家公司的产品，其品质应该不是问题，问题就是价格多少。网上一般这几家的东西都不太多特别是电机可能更少（二手的阿，新的价格我想肯定很难满足大家要求），我觉得价格不超过300还是值得购买的（看驱动器具体型号）。 国内生产步进电机和驱动器的厂家太多了，本人了解得有限，先介绍这些吧，欢迎大家补充！ 2、日本篇 3、欧美篇 在这顺便提下个人感受阿,二手市场美国的东西2相的居多,日本的两相五相都有,国产的2、3、5相都有：） 好了，欧美厂家介绍完了，有机会我再就具体个案介绍下驱动器实体，后面也会上点实测数据，慢慢加吧，希望能对新手有益！！ 给lz补充几点： 1、速度到了3000以上，空转主要限制因素在于电机的动平衡。 2、2相3相电机，建议使用国产步进电机驱动器。价格低，性能还可以。购买时，还是一分钱一分货，100V以下低于300元的，性能差很多。我用国产驱动器，东方5109电机，ac55V 200W变压器供电，空载也达到了3487转。国产驱动器，220V供电，110电机20Nm，空载也达到了4350转。步进电机的极限转速和加速曲线的关系相当大。至于欧美日的二手驱动器，买来研究比较合适。国产的销量增大以后，价格会更低，技术也会更成熟。有利于我们所有人。 3、五相电机基本上已经退出主流舞台，买来研究可以，使用已经没有多少价值。2相电机将会和3相电机共舞一段时间，最终也要退出主流舞台。现在2相电机主要优点是集成驱动芯片的繁荣，一旦3相驱动芯片繁荣起来，2相步进也就没有了市场。对于我们使用及设计而言，应该考虑后期的维护成本，尽量往主流产 随着正弦细分技术发展，2相3相平稳性已经能达到绝大多数的使用要求。至于精度，关键在于加工精度，只要有足够的加工能力，可以将3相电机生产成0.6度甚至0.3度的步距 五相电机环形接法，在功率平稳性上还是有优势的，不过市场上的二手电机多为星形接法。新电机多为环形接法。星形接法控制相对容易一些，如果想要充分发挥出其线圈功率，其驱动器和环形接法一样复杂，相应的降低了可靠性。 如果从硬精度的角度考虑，不如0.6度三相步进电机，如果从软精度的角度考虑，不如1.2度三相高细分加编码器闭环。软精度中，驱动器的精度还有相当大的提升空间。 技术领域也是对抗的，新技术往往对某些既得利益者有害，生产线，工人，研究人员习惯于原来的方法，想依赖于他们自觉地变 革是不容易的，因为他们占领着某些高地，所以还可以继续推行他们的卖点，实际上他们的那些卖点往往仅仅是卖点。只有外部力量的对抗，才能让他们思变。 五相电机已经日暮西山。二相电机也已经过了午时。3相电机却如朝阳。 这些都是我个人的看法，有些是没有严谨的考证的，仅供参考。 利用手里现有的几款110V驱动器说明下步进驱动的结构，比比不同驱动的驱别，大家看看感觉哪款更好点：） 电流，256细分，看数据那是相当漂亮，那再看看驱动器内部图吧 可能是国内竞争环境恶劣的缘故吧，其驱动器所有芯片都给磨过了，我是比较反感这种做法，感觉就很粗糙。再 看看其三大主要部分：电源整流滤波电路、控制电路和功率输出部分。图片中以标示出来了。主控电路应该是个 一块专用步进芯片，表示已打磨过了，毕竟芯片是现成的，外围电路也不会太复杂，如果不打磨掉的话，太容易 给人仿制了，毕竟没什么技术在自己手里！ 上面的图片也标注了各部分大概的位置，派克的这款驱动器非常有分量，有5斤多，相比国产的这款只有2斤左右， 当然重量不是衡量一款驱动器好坏的标准，不过确是第一次接触驱动器的最直接的感性认识。派克的这款驱动器 控制部分因该是DSP+CPLD的，芯片很多，我不是搞电子的，对这些也不太懂，不过看看还是觉得派克的舒服，你 们觉得呢。也正是采用DSP的方案，人家更多的东西在于DSP内部。就是不打磨芯片，你也很难复制。当然老外 也很注重知识产权保护，很可能这款驱动器有n多发明专利，也不怕你仿：） 三相步进0.6°的精度是半步运行时，五相半步运行为0.36°，使用细分会降低扭矩和速度，细分过大还会出现不稳定情况，五相无论在低频和高扭矩上都占优势，这个和市场需求有很大关系，三相和五相最大的差别应该是成本问题，如果价格相差不大，五相肯定是首选。 本来原意是给大家购买步进提供点帮助的,不过有朋友问下接线的事我也顺带说下吧. 由图可以看到,这6个光藕的正输入端(发光二极管正极端) 被连在了一起接到+24V电上,而光藕的负端(发光二极管负端)分别引出接到24V电源负极.所以当负极的开关关闭时相应的光藕的发光二极管就有了工作电压这样光藕就工作了.也就是信号被传进了驱动器.这个是共阳的接法.共阴原理是一样的(发光二极管负端都接电源负极,发光二极管正极分别接电源正极,由开关控制发光二极管的导通与否.不过要强调一点的是我这个图不是驱动器的接口示意图阿,这个是伺服电机控制信号接口电路图,不过用来解释共阳共阴接法是没有问题的,我们驱动器上接的是5v型号,如果有人用plc或者类似东方控制器的话接24V脉冲信号一定要串联一个限流电阻(1.5-2.2k)的.切忌切忌!!!! 单独引出，这样每相2根线，一共4线。串联就是把每相2和3并在一起，不过不引出电机，只把每相的1和4线引出电机，这样就还是4线。 电机的情况基本就是这样了，那驱动器就比较简单了。 1、4线驱动器可以说是万能的，4、6、8线电机都能接。接4线电机就直接把电机每相两根线接到驱动器对应的相上去，每相两根线可以不分左右，对调的结果是电机转动方向的改变，并不会太影响电机使用。接6线电机时，把每相的中间抽头找出（就是2和3线并在一起引出来的那根线，可以用万用表电阻档找到） 中间抽头不管，其他4根线和4线电机一样接就可以了。接8线电机可能大家已经差不多自己也会了吧。就是把8根线按串联或者并联的方式合成4根线后再按4线电机的接法就可以了。在这给点小提示阿，目前二手步进电机6线的比较多，4线的也有，8线的很少见。而驱动器4线的多，6线的比较少。很多朋友都反应6线驱动器性能比较好，我实际使用，确实6线驱动器高速性能和低速震动做的都还不错当然4线步进也有很不错的。总之低价位的，100以下的，可以尽量选择6线驱动器，高端的（300以上的）4线和6线没有太大区别。 对于diy来说可以不必在意电压,主要看电流和你的驱动器合适不,驱动器的话一般最低的也有24V直流呢,具体驱动电压范围前面贴子里面有介绍,你可以关注下.其实到现在我也没搞清楚步进电机表的那个电压是什么意思,不过实际使用不可能那么低的电压的,所以电压值不必在意,一般步进电机设计都是耐500V电压的而我们的驱动器基本上不可能达到这个值,就是220v的出来也就300多伏,所以电压不必担心会太高给出电压、电流是为了标示线圈的额定功率，有的是用电流、电阻来标注。短时间超功率使用可以提高转矩（注意驱动器的性能匹配），长期超功率使用，因为热量散发不出去而可能烧毁电机，可加散热而部分提高性能。注意6线二相电机，计算电机额定功率时要按照4相计算，即电压×电流×相数。驱动器的细分算法不同，实际使用功率不同，一般需要加大驱动器电流设置才能达到额定功率。 to：修舞先生，3相9线步进电机有1.2度/0.6度标注法，从电机结构来说，其标注0.6度是指6相电机用法，目前3相3线混合式步进电机步距角大多是1.2度，3线电机是无权标注1.2/0.6度的，要注意的是整步半步和电机步距角的混淆，整步半步属于软件性能，而步距角是电机特性，二者之间因为某些历史原因被混淆了。 二相6线8线步进电机可以作为4相使用，其加工精度要求比3相3线电机还要高。 难道不可以生产0.6度甚至0.3度的三相电机？也许目前国内的加工精度不行，但是能生产5相电机0.72度的，其0.6度的加工能力应该是有的，而且成本可能要比0.72度的还低，只不过是出于某些目的，不改造生产线而已。存在即合情，但不一定合理。另外，为了提高精度，也不必要依赖于减小步距角，只要提高加工精度就行，同样是1.2度步距角，加工精度提高了，细分精度就可以提高，更高的细分数就有了意义。 现在的步进电机驱动器都是运行于细分恒流模式,只要电流恒定,当然可以不用管电压的.电机的电压越低,电流越大,高速性能越好.如果运行于500转/min以内,只要功率相同,电机性能就没有区别了,电流小的,对驱动器的电流要求低,耐压要求高,这些参数对专用驱动器设计有用. 现在的驱动器,大多是通用式的,电流可调,实际上是浪费驱动器的驱动能力来保证通用.原因就在于元器件的性价比提高了,而人工费的成本提高了. 美国太平洋的2相步进,其功率已明确表示出来了,不过电压居然有65v,电流也有1.25a,如果这么算的话那功率不是80多瓦了,如果再乘 四的话那就更恐怖了,对于一个57步进来说那是不可能的.所以我也糊涂了,后来干脆不考虑电压,电流差不多就可以了. 理想的情况下,电机不转时其是不对外做功的,也就是他没有输出功率, 所以此时驱动器输出给电机的功率几乎都用来发热了.我觉得电机上标 的很小的有可能是这个功率.不过也有表的很大的,所以就糊涂了.其实 使用的话不必介意这个参数,知道电流多大就OK了,57的电压低点,86的 电压高点,就可以了,很多我们的电机和驱动器都不是配套的,所以严格按 要求来配也不现实 我记得老FANG说过步进电流是脉冲的,所以实际又不能用驱动器驱动电 压和电流直接乘,这样要是想知道实际功率的话叶公那个方法还是挺实际 的http://www.zhizuo.org/static/image/smiley/default/smile.gif入门者一定要看 400瓦呢!!! 实际电功率计算确实和驱动型式有关。但是电机上标注的是相电压和相电流，是电机一相的额定电功率，也应该说这个功率是这一条相线圈能够安全运行的极限保障，如果在低于这个极限功率下运行线圈烧毁，责任在电机制造商，如果高于这个极限功率运行而烧毁，电机制造商是不负责的。 注意这里说的极限功率，不是线圈的实际极限，是电机供应商同一型号批量保障值，是有一定的降额量的。 为啥静止的时候要半流，因为电流标注的是有效值，从运行到停止，不能保证几个线圈都正好处于有效值以内，如果某一相处于峰值，相电流相当于1.414～2倍（具体数值依赖于细分形式），则相功率相当于2～4倍，所以线圈是很危险的。半流往往是1/4就是这个道理，如果正弦细分，半流可以用1/2，如果是三角形细分，半流就应该用1/4. 啸叫和驱动器有关，驱动器的开关频率和电机线圈构成了振荡。我并联使用时，电流加倍没发现啸叫。 保持力矩，定位力矩都是磁力产生的。磁力由磁极吸、斥表现的。永磁体和软磁体有力的表现，没有极性，软磁体通电以后，相当于永磁体，力增大了，也有极性了。这几个名词容易混淆，与我们的名词定义（翻译）有关。名词只是妨碍交流，不妨碍我们使用。 其实电机运行依赖于保持力矩（通电时的），所以电机就有了步进这个名字，步进电机实际上是由一连串的静止位组成的运动轨迹。高速失力因为一个静止位保持力矩没有形成，新的静止位指令已经来到。如果细分数足够高，电流正弦拟合比较好，那么速度、力矩提升空间都会很大。相应的产生的反电势也会小很多，对反电势电荷泻放电路要求也降低了，对电源电压的要求也降低了。 我测过几款的驱动器波形，基本没有发现正弦拟合得好的，即便速度很低。这也就留出了研究方向。 不知道总功率在这里是什么概念，如果计算输出功率，就不要加热损耗。输出功率就是转速乘以扭矩。输入功率就是电功率：电压乘电流乘相。 计算电功率是为了选择电源功率。一般情况下，混合式和永磁式步进电机的电功率小于输出功率。这并不表明效率大于1，效率不会大于1。如果要计算能量守恒，应该是：电功率+永磁功率=输出功率+热功率（前面的式中用的是静扭矩功率，因为概念比较混乱，这里改为永磁功率）。如果要计算热功率，是不容易的，因为电功率有一部分输出做功，一部分发热，永磁功率也有做功和发热的，而且输出功率也不易计算，需要测量，前面的图表能计算出来的是理想输出功率或者说是极限输出功率。永磁功率也许有公式可以计算出来，但是等式右边2个量均为未知数，效率没法计算。如果测量出输出功率，找到公式计算出永磁功率，热功率才能计算出来，其实这个时候热功率应该称为损失功率。 选择电源时要注意驱动器损耗，以及留出裕量。 另外输出不一定能达到图中的转矩值，这与你的电流有关，按照你的电流用法，应该是肯定达不到。 电功率有一部分转换成输出功率，有一部分发热。你的算法有重复计算嫌疑。如果磁饱和以后，再增大电流，则增大部分就全用于发热了。 |
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