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了解SEW电机驱动是怎么回事

时间:2020-05-06      阅读:1458

了解SEW电机驱动是怎么回事
    SEW电机细分驱动时,绕组电流不是个方波而是阶梯波,混合式步进电机额定电流是台阶式的投入或切除。比如:电流分成n个台阶,转子则需要n次才转过个步距角,即n细分。
    细分驱动主要的优点是步距角变小,分辨率提高,且提高了电机的定位精度、启动和高频输出转矩;其次,减弱或消除了步进电机的低频振动,降低了步进电机在共振区工作的几率。可以说细分驱动技术是步进电机驱动器与控制技术的个飞跃。
    SEW电机般的细分方法只改变某相的电流,另相电流保持不变。在O~45,Ia保持不变,Ib由O逐变大;在45~90,Ib保持不变,Ia由额定值逐变为0。该方法的优点是控制较为简单,在硬件上容易实现;但所合成的矢量幅值是不断变化的,输出力矩也跟着不断变化,从而引起滞后角的不断变化。
    这就是目前常用的细分方法的缺陷,那么有没有种方法让矢量角度变化时同时保持幅值不变呢?由上面分析可知,只改变单相电流是不可能的,那么同时改变两相电流呢?
    下面再由供应微型步进电机及电机驱动器电机产品的山社电机来介绍合成矢量幅值保持不变的数学模型:当Ia=Imcosx,Ib=Imsinx时(式中Im为电流额定值,Ia、Ib为实际的相电流,x由细分数决定),其合成矢量始终为圆的半径,即恒力距。
    即Ia、Ib以某数学关系同时变化,保证变化过程中合成矢量幅值始终不变。基于此,当细分数很大、微步距角非常小时,滞后角变化的差值已大于所要求细分的微步距角,使得细分实际上失去了意义。
    而等角度是指合成的力臂每次旋转的角度样。额定电流可调是指可满足各种系列电机的要求。例如,混合式步进电机86系列电机的额定电流为6~8 A,而57系列电机般不超过6 A,步进电机驱动器有各种档位电流可供选择。细分为对额定电流的细分。混合式步进电机
    为实现“额定电流可调的等角度恒力距”,理论上只要各相相电流能够满足以上的数学模型即可。这就要求电流控制精度非常高,不然Ia、Ib所合成的矢量角将出现偏差,即各步步距角不等,细分也失去了意义。
    SEW电机驱动方法,以消除力距不断变化引起滞后角的问题。
    电机驱动也广泛应用到更多的域中。比如说医疗仪器及设备、计算机外设及海量存储设备、精密仪器、工业控制系统、办公自动化、机器人等域,特别适合要求运行平稳、低噪音、响应快、使用寿命长、高输出扭矩的应用场合。
    SEW电机是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个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动个固定的角度(称为“步距角”),它的旋转是以固定的角度步步运行的。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。
    下面我们从工作原理、软件设计、驱动电路分析几方面进行解析:
    1. SEW电机的工作原理
    该步进电机为四相步进电机,采用单极性直流电源供电。只要对步进电机的各相绕组按合适的时序通电,就能使步进电机步进转动。图1是该四相反应式步进电机工作原理示意图。??
    SEW电机开始时,开关SB接通电源,SA、SC、SD断开,B相磁极和转子0、3号齿对齐,同时,转子的1、4号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿,2、5号齿就和D、A相绕组磁极产生错齿。
    当开关SC接通电源,SB、SA、SD断开时,由于C相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用,使转子转动,1、4号齿和C相绕组的磁极对齐。而0、3号齿和A、B相绕组产生错齿,2、5号齿就和A、D相绕组磁极
    产生错齿。依次类推,A、B、C、D四相绕组轮流供电,则转子会沿着A、B、C、D方向转动。
    SEW电机按照通电顺序的不同,可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。单四拍与双四拍的步距角相等,但单四拍的转动力矩小。八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的半,因此,八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。
    单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如图、b、c所示:?]
    SEW电机工作时序波形图
    SEW电机驱动器系统电路原理图
    T89C2051将控制脉冲从P1口的~输出,经74LS14反相后进入9014,经9014放大后控制光电开关,光电隔离后,由功率管TIP122将脉冲信号进行电压和电流放大,驱动步进电机的各相绕组。使步进电机随着不同的脉冲信号分别作正转、反转、加速、减速和停止等动作。图中L1为步进电机的相绕组。AT89C2051选用频率22MHz的晶振,选用较高晶振的目的是为了在方式2下尽量减小AT89C2051对上位机脉冲信号周期的影响。
    SEW电机的RL1~RL4为绕组内阻,50Ω电阻是外接电阻,起限流作用,也是个改善回路时间常数的元件。D1~D4为续流二极管,使电机绕组产生的反电动势通过续流二极管(D1~D4)而衰减掉,从而保护了功率管TIP122不受损坏。
    在SEW电机外接电阻上并联个200μF电容,可以改善注入步进电机绕组的电流脉冲前沿,提高了步进电机的高频。与续流二极管串联的200Ω电阻可减小回路的放电时间常数,使绕组中电流脉冲的后沿变陡,电流下降时间变小,也起到提高高频工作的作用。
 

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