步�(jìn)電機(jī)控制器是一種能夠發(fā)出均勻脈沖信號的電子�(chǎn)�,它�(fā)出的信號�(jìn)入步�(jìn)電機(jī)�(qū)動器后,會由�(qū)動器�(zhuǎn)換成步�(jìn)電機(jī)所需要的�(qiáng)電流信號,帶動步�(jìn)電機(jī)�(yùn)�(zhuǎn)。步�(jìn)電機(jī)控制�能夠�(zhǔn)確的控制步�(jìn)電機(jī)�(zhuǎn)過每一�(gè)角度�
�(qū)動器所接收的是脈沖信號,每收到一�(gè)脈沖,驅(qū)動器會給電機(jī)一�(gè)脈沖使電�(jī)�(zhuǎn)過一�(gè)固定的角度,就因?yàn)檫@�(gè)特點(diǎn),步�(jìn)電機(jī)才會被廣泛的�(yīng)用到�(xiàn)在的各�(gè)行業(yè)里�
1、步�(jìn)電機(jī)�(qū)動電�
在H橋電路的基礎(chǔ)上設(shè)�(jì)步�(jìn)電機(jī)�(qū)動電路。采用分立元件MOS管搭建雙H橋驅(qū)動電路是成熟的電�(jī)控制方案,電路不�(fù)雜,性能可靠,根�(jù)MOS管的不同工作電流的上限甚至可以高�(dá)�(shù)十安�,是理想的步�(jìn)電機(jī)�(qū)動器方案。MOS管H橋驅(qū)動電路有NMOS�(gòu)型和PMOS+NMOS�(gòu)�,全NMOS管H�?qū)娮韪�?,但上橋臂的NMOS管的�(dǎo)通電壓高于電源電�,需要額外的升壓電路,這樣增加了電路的�(fù)雜程度和成本,我們采用PMOS+NMOS�(gòu)型方式搭建雙H橋步�(jìn)電機(jī)�(qū)動電路,電路更簡�,成本更低;且在這樣的小電流工作場合,PMOS所增加的導(dǎo)通損耗可以忽略不�(jì)。驅(qū)動電路與MCU之間�(jìn)行光電隔�,選用廣泛使用的低成本光耦PC817。加入雙輸入四通道與門�74HC08D),為驅(qū)動電路添加使能的功能,即只有在使能的前提下,四路控制信號才是有效�,使步�(jìn)電機(jī)�(yùn)行更安全�(wěn)定MOS管選用IRF5305和IRF1205,其參數(shù)�55V�110A,TO252貼片封裝�
2、電�(jī)參數(shù)測量電路
為了�(shí)�(shí)�(jiān)測步�(jìn)電機(jī)的運(yùn)行狀�(tài)是否正常,為�(qū)動器�(shè)�(jì)了電�(jī)參數(shù)測量功能、通過�(shí)�(shí)�(jiān)測電�(jī)的工作電�、工作相電流和機(jī)殼溫度來�(shí)�(shí)獲取電機(jī)的運(yùn)行參�(shù),保證電�(jī)�(yùn)行安全穩(wěn)��
電機(jī)電流采樣電阻選用康銅電阻,一端連接H橋下方,另一端接GND,其工作溫度范圍�,溫度系�(shù)僅為-40~40*10-6/�,是高精度電流采樣電阻的理想選擇。電壓電流信號調(diào)理電路采用LM324�(yùn)放搭�,電壓跟隨后送入MCU,由MCU�(nèi)�10Bit A/D�(zhuǎn)換器�(jìn)行A/D采樣。機(jī)殼溫度監(jiān)測選用數(shù)字溫芯片DS18B20,將其貼至電�(jī)外殼表面,實(shí)�(shí)�(jiān)測溫度參�(shù)并送入MCU。在�(jìn)行電路設(shè)�(jì)�(shí),使�0歐姆電阻將模擬地(AGND)和�(shù)字地(GND)單�(diǎn)連接,以降低相互干擾,提高電路性能�
3、電源及MCU控制電路
系統(tǒng)�,驅(qū)動電路用輸入電壓供電,MCU和藍(lán)牙模塊需要額外的3.3V電壓供電,傳�(tǒng)的線性穩(wěn)壓器效率�、尺寸大且發(fā)熱嚴(yán)重,因此使用DC—DC開關(guān)電源方式提供3.3V電壓。開�(guān)�(wěn)壓芯片選用MPS公司MP2359方案,其效率可高�92%、工作頻率高�(dá)1.4MHZ,極高的工作頻率決定其只需要小容量的輸入電�、輸出電容和功率電感即可正常工作。藍(lán)牙選用HC- 05模塊 ,串口自動發(fā)��
1、設(shè)置步�(jìn)�(qū)動器的細(xì)�?jǐn)?shù),通常�(xì)�?jǐn)?shù)越高,控制分辨率越高。但�(xì)�?jǐn)?shù)太高則影響到�(jìn)給速度。一般來�,對于模具機(jī)用戶可考慮脈沖�(dāng)量為0.001mm/P(此�(shí)�(jìn)給速度�9600mm/min)或�0.0005mm/P(此�(shí)�(jìn)給速度�4800mm/min�;對于精度要求不高的用戶,脈沖當(dāng)量可�(shè)置的大一�,如0.002mm/P(此�(shí)�(jìn)給速度�19200mm/min)或0.005mm/P(此�(shí)�(jìn)給速度�48000mm/min�。對于兩相步�(jìn)電機(jī),脈沖當(dāng)量計(jì)算方法如下:脈沖�(dāng)�=絲杠螺距÷�(xì)�?jǐn)?shù)÷200�
2、起跳速度:該參數(shù)對應(yīng)步�(jìn)電機(jī)的起跳頻率。所謂起跳頻率是步�(jìn)電機(jī)不經(jīng)過加�,能夠直接啟動工作的頻率。合理地選取該參�(shù)能夠提高加工效率,并且能避開步�(jìn)電機(jī)�(yùn)動特性不好的低速段;但是如果該參數(shù)選取大了,就會造成悶車,所以一定要留有余量。在電機(jī)的出廠參�(shù)中,一般包含起跳頻率參�(shù)。但是在�(jī)床裝配好�,該值可能發(fā)生變化,一般要下降,特別是在做帶負(fù)載運(yùn)動時(shí)。所以,該設(shè)定參�(shù)是在參考電�(jī)出廠參數(shù)�,再�(shí)際測量決��
3、單軸加速度:用以描述單�(gè)�(jìn)給軸的加減速能�,單位是毫米/秒平方。這�(gè)指標(biāo)由機(jī)床的物理特性決�,如�(yùn)動部分的�(zhì)�、�(jìn)給電�(jī)的扭�、阻力、切削負(fù)載等。這�(gè)值越�,在�(yùn)動過程中花在加減速過程中的時(shí)間越小,效率越高。通常,對于步�(jìn)電機(jī),該值在100~500之間,對于伺服電�(jī)系統(tǒng),可以設(shè)置在400~1200之間。在�(shè)置過程中,開始設(shè)置小一�(diǎn),運(yùn)行一段時(shí)間,重復(fù)做各種典型運(yùn)�,注意觀�,如果沒有異常情況,然后逐步增加。如果發(fā)�(xiàn)異常情況,則降低該�,并�50%~100%的保�(xiǎn)余量�
4、彎道加速度:用以描述多�(gè)�(jìn)給軸�(lián)動時(shí)的加減速能�,單位是毫米/秒平�。它決定了機(jī)床在做圓弧運(yùn)動時(shí)的速度。這�(gè)值越�,機(jī)床在做圓弧運(yùn)動時(shí)的允許速度越大。通常,對于步�(jìn)電機(jī)系統(tǒng)組成的機(jī)�,該值在400~1000之間,對于伺服電�(jī)系統(tǒng),可以設(shè)置在1000~5000之間。如果是重型�(jī)�,該值要小一�。在�(shè)置過程中,開始設(shè)置小一�(diǎn),運(yùn)行一段時(shí)間,重復(fù)做各種典型聯(lián)動運(yùn)�,注意觀察,如果沒有異常情況,然后逐步增加。如果發(fā)�(xiàn)異常情況,則降低該值,并留50%~100%的保�(xiǎn)余量�
通常考慮到步�(jìn)電機(jī)的驅(qū)動能�、機(jī)械裝配的摩擦、機(jī)械部件的承受能力,可以在廠商參數(shù)中修改各�(gè)軸的速度,對�(jī)床用戶實(shí)際使用時(shí)的三�(gè)軸速度予以限制,�
5、根�(jù)三�(gè)軸零�(diǎn)傳感器的安裝位置,設(shè)置廠商參�(shù)中的回機(jī)械原�(diǎn)參數(shù)。當(dāng)�(shè)置正確后,可�(yùn)行“操作”菜單中的“回�(jī)械原�(diǎn)”。先單軸�,如果運(yùn)動方向正確則繼續(xù)�,否則需停止,重新設(shè)置設(shè)置廠商參�(shù)中的回機(jī)械原�(diǎn)方向,直至所有軸都可回機(jī)械原�(diǎn)�
6、設(shè)置自動加油參�(shù)(設(shè)置得小一�,如5秒加一次油�,觀察自動加油是否正�,如果正�,則將自動加油參�(shù)�(shè)置到�(shí)際需要的參數(shù)�
7.校�(yàn)電子齒輪和脈沖當(dāng)量的�(shè)定值是否匹�??梢栽跈C(jī)床的任意一根軸上做�(gè)�(biāo)�,在軟件中把該點(diǎn)坐標(biāo)�(shè)為工作零�(diǎn),用直接輸入指令、點(diǎn)動或手輪等工作方式使該軸走固定距�,用游標(biāo)卡尺測量�(shí)際距離與軟件中坐�(biāo)顯示距離是否相附�
8、測定有無丟脈沖。您可以用直觀的方法:用一把尖刀在工件毛坯上�(diǎn)一�(gè)�(diǎn),把該點(diǎn)�(shè)為工作原�(diǎn),抬高Z�,然后把Z軸坐�(biāo)�(shè)�0;反�(fù)使機(jī)床運(yùn)�,比如空刀跑一�(gè)典型的加工程序(包含三軸�(lián)動),可在加工中�?;蛲�?,然后回工件原點(diǎn),緩慢下降Z�,看刀尖與毛坯上的�(diǎn)是否吻合。如有偏�,請檢查步�(jìn)�(qū)動器接收脈沖信號的類�,檢查端子板與驅(qū)動器間接線是否有誤。如果還出現(xiàn)悶車或丟�,按10�11�12步調(diào)整加速度等參�(shù)�
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