步进电机驱动系统/世上体积最小的步进电机驱动器和运
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发布日期:2009-12-03 |
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系统主要特点 |
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◎ 世上体积最小的步进电机驱动器和运动控制器 ◎ 钛锰铝合金全封闭。抗干扰、耐环境。环境温度达-45° ◎ 独有内置振荡器的步进电机驱动器,无须脉冲源即可控制 ◎ 高细分、高精度、低噪音,细分数多级可调 ◎ 高效率、低温升 ◎ 闭环防失步步进电机控制系统 ◎ 主从控制系统结构,配线简单、通讯距离长 ◎ 多轴同步插补、S形加减速控制,运行平稳 |
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综合样本(中) |
综合样本(英) |
综合样本(日) |
■ RORZE步进电机/伺服电机控制器
型号 |
功能 |
详细介绍 |
使用手册 |
RC-234 |
20点I/O闭环双轴插补运动控制器(控制脉冲驱动型RD-0系列步进电机驱动器及伺服电机) |
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RC-204A/207A |
36点I/O闭环双轴运动控制器(控制内置振荡器型RD-1/3系列步进电机驱动器) |
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RC-002 |
RC-232C→电流环通讯适配器(用于控制系统与电脑串口连接) |
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RC-004 |
USB→电流环通讯适配器(用于控制系统与电脑串口连接) |
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暂无 |
RC-420 |
26点I/O闭环多轴插补运动控制器(控制脉冲驱动型RD-0系列进电机驱动器及伺服电机) |
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RC-410 |
32点I/O闭环运动控制器(控制内置振荡器型RD-1/3系列步进电机驱动器) |
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RC-400 |
RC-232C→RC485通讯适配器(用于控制系统与电脑串口连接) |
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■ 2相RORZE步进电机驱动器参数一览
型号 |
旧型号名 |
相电流 |
供电电压 |
细分数 |
控制方式 |
适用电机 |
使用手册 |
RD-021M8 |
RD-0214M8 |
1.5A |
18-40V |
1-8 |
脉冲驱动 |
4线制,6线制 |
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RD-023MS |
RD-0234M |
3A |
18-40V |
1-400 |
脉冲驱动 |
6线制 |
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RD-023MSH |
RD-0238M |
3A |
18-80V |
1-400 |
脉冲驱动 |
4线制,6线制 |
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RD-026MS |
RD-0264M |
6A |
18-40V |
1-400 |
脉冲驱动 |
4线制,6线制 |
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RD-023MB |
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3A |
18-40V |
1-400 |
脉冲驱动 |
6线制 |
暂无 |
RD-026MB |
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6A |
18-40V |
1-400 |
脉冲驱动 |
6线制 |
暂无 |
RD-323MS |
RD-3234M |
3A |
18-40V |
1-80 |
内置振荡器 |
6线制 |
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RD-02CMSH |
RD-02C8M |
12A |
18-80V |
1-400 |
脉冲驱动 |
6线制 |
暂无 |
RD-022A(NA) |
RD-0224(N) |
1.3A |
18-40V |
- |
脉冲驱动 |
6线制 |
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RD-023A(NA) |
RD-0234(N) |
3A |
18-40V |
- |
脉冲驱动 |
4线制,6线制 |
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RD-122A |
RD-1224 |
1.3A |
18-40V |
- |
内置振荡器 |
6线制 |
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RD-123A |
RD-1234 |
3A |
18-40V |
- |
内置振荡器 |
4线制,6线制 |
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RD-126A |
RD-1264 |
6A |
18-40V |
- |
内置振荡器 |
4线制,6线制 |
暂无 |
RD-323A |
RD-3234 |
3A |
18-40V |
- |
内置振荡器 |
4线制,6线制 |
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RD-326A |
RD-3264 |
6A |
18-40V |
- |
内置振荡器 |
4线制,6线制 |
暂无 |
RD-323M10HA |
RD-3234M10 |
3A |
18-40V |
10 |
内置振荡器 |
4线制,6线制 |
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RD-323M50HA |
RD-3234M50 |
3A |
18-40V |
50 |
内置振荡器 |
4线制,6线制 |
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RD-326M10A |
RD-3264M10 |
3A |
18-40V |
10 |
内置振荡器 |
4线制,6线制 |
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RD-326M50A |
RD-3264M50 |
3A |
18-40V |
50 |
内置振荡器 |
4线制,6线制 |
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■ 5相RORZE步进电机驱动器参数一览
■ 2相RORZE步进电机参数一览
■ 5相RORZE步进电机参数一览
RORZE步进电机驱动系统的特点 |
作为半导体制造设备的生产厂家,为了在半导体设备上使用可靠性极高的运动控制部件,日本RORZE公司很早就致力于步进电机驱动控制系统的研制和发展,并设计生产出了大量新型产品,极大地推动了步进电机系统的发展。它的产品有几个最为显著的特点:
一是采用开发出的科技新产品、新材料。如采用高功率的MOSFET功率场效应管和厚膜电路及2MHz开关斩波电,使发热减至最小,并大大减小了体积;采用钛锰铝合金全封闭外壳,既有利于散热同时还具有很强的抗电磁辐射干扰功能;内部的元器件采用导热硅胶全浇注,又抗振又防潮。
二是在电路设计及装配上采取措施使功率、智能电路一体化及各种保护电路的设置,使得体积极小,驱动器体积只有一包香烟大小。
三是全系统统一的设计思想,统一供电电压、信号传输采用串行方法,使各部件之间的连接极为简单,不但节省了配线和安装空间,也极大的减少了信号的干扰。
四是控制软件的灵活性,在控制器中预先编制了数百条子程序,用户编制控制程序时只需简单的调用即可,用RORZE的控制器可以构建成各种用户的专用控制系统。
不同于伺服电机系统,在静态特性方面步进电机的特性非常好,RORZE系列产品的出现,极大地改变了人们对步进系统的落后认识,使得步进驱动系统的设计也进入了一个全新的领域。从简单的单个驱动器到复杂的多轴CNC系统、 机器人系统、在这里都可以找到合适的模块。用搭积木的方式,以最简单的接线即可构成,极大地提高了系统的可靠性及设计灵活性。在日本、美国等国家,使用步进电机驱动的产品广泛应用于各个领域:多轴控制、机器人系统、全自动化工厂、医疗设备、光学仪器、测量机床、火花加工机床、IC生产线、加工线、微电子加工生产线、导航控制系统、卫星跟踪系统等高技术领域,成为高精尖产品的工作母机核心部件。 |
典型的步进系统分为以下几个部分 |
1.控制器:
控制器有两类。一类是专用控制器。如CNC控制器、专用位控器等,RORZE产品中有定位主控器、I/O主控器等,三菱PLC中有FX-1PG,FX-30GM等定位控制器等。
另一类为通用控制器。如单片机、STD总线产品、可编程控制器等。 控制器的作用是用于产生控制信号,以使驱动器按要求发生功率脉冲,它还可以根据反馈( 来自驱动器和步进电机输出的光电编码器)来调整控制信号,以达到的目的。为了更好地进行系统控制,RC系列中还有开关量控制、模拟量处理等专用单元,它还可以外接打印机等外设。
控制器是将控制思想,控制程序变换成一系列的具体的控制信号,如启动/停止; 正转/反转, 速度等送给振荡器(或直接生成控制脉冲送给动器)并接受振荡器反馈的时钟信号,以判断系统运行是否符合要求,并及时改变送给振荡器的控制信号.
2. 振荡器 :
是将由控制器来的控制信号变换为正转脉冲或反转脉冲,用以控制驱动器,同时将脉冲反馈给控制器.振荡器不是简单地将控制信号进行变换,而是使输出脉冲能够满足步进电机驱动器所要求的各种要求,这些要求有:
1. 足够高的输出频率
2. 自动加减速功能
3. 脉冲电平的要求
4. 平滑加减速所需的脉冲均匀度
5. 其它要求,如细分电路所需的分频;V-F变换等
3.驱动器:
将由振荡器或控制器来的符合要求的脉冲串按时序要求分配给各相,放大后变成功率电流用以驱动步进电机.如果采用细分步控制,则细分步功能也是由驱动器完成的.驱动器性能的好坏直接决定了系统性能的优劣。
4.步进电机:
将驱动器送来的各相驱动电流通过机电转换变为所需的输出转矩,以带动负戴运行.它是最基本的执行元件。与驱动器配合恰当的步进电机可以限度的发挥驱动器的驱动能力,提高驱动效率。
5.电源系统: 向驱动器及控制器供应能源的部件。通常采用开关型直流稳压电源
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RORZE控制系统的构成 |
1.用CNC系统以及PLC中的等专用运动控制器与RORZE的步进电机驱动器构成数控系统该系统可作多轴联动控制,完成直线,圆弧等曲线的插补功能.多用于数控机床等.
2.与PLC合用构成定位控制系统
a.使用RORZE控制器,利用控制器的I/O口与PLC交换信息,将RORZE控制器作为PLC控制系统中的专用运动控制器。主要问题是传输的信息量有限。
b.用通用PLC作为系统的控制器,用PLC的高速脉冲输出驱动RORZE步进电机驱动器。此时,步进电机的运转速度受限于PLC的脉冲输出频率。
c. 用通用PLC的高速计数器作为反馈,使用带震荡器的RORZE步进电机驱动器,此时,步进电机的运转速度受限于PLC的计数器相应频率。
d. 与RC-203A(多点计数器)合用, 将PLC的计数功能转给RC-203,则PLC的工作负担很轻.对于无高速计数器的简易PLC可使用RC-203来预存30个定位点.PLC只要启动RC-203即可.等待工作完成?.对于循环往复的专用工作机械尤为适用.
3.用RORZE控制器作为主控制器,驱动步进电机系统或者伺服电机系统,该系统具有极大的灵活性,且输出脉冲频率可达2MHz,可以以高精细度高速转动。构成多达40台步进电机/伺服电机的群控系统。 |
选型原则及步骤如下 |
1.首先根据机械系统负载所需的力矩来选择相应的电机.
2.根据分辨率的要求及运转速度来选择适用的电机极数并决定是否需要选择细分步驱动器.
3.依据该电机所需的驱动电流来选择驱动器的额定电流.
4.依据驱动器所需的转速来选择驱动器所需电源的供电电压.通常供电电流为驱动器相电流的1.5倍.
5.依据该驱动器所需的输入信号要求来确定所需的控制器的类型:(带振荡器式或不带振荡器式).
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细分步驱动原理 |
大多数整步和半步的驱动器在低速(100~200pps)工作时不稳定, 它们不能应用在要求和无振动的场合,细分步驱动是解决这个问题的途径。 细分步即是将原来的一个整步步距分成多步驱动细分步后,各相的驱动电流再也不是非通即断的开关状态,而是一系列分级变化的电流台阶,细分步数越多、台阶越多,在步进角之间的定位点就越多。对于二相步进驱动器,若细分级数无穷大,则A、B相电流即为正弦、余弦波形。随着细分级数的增加,电机运行时跳跃角度减小。因为是采用空间矢量算法求得的电流向量,所以是可以定位的,并细分步距角也上相当的,本系列驱动器是用16位的专用运算芯片采用付里叶级数的算法,通过D/A转换逐步计算,得到各相所需电流值的,因为转距正比于电流通量又正比于激磁电流.所以通过控制A.B相的电流大小及方向,我们即可控制转子到达各定位点的角度,并锁定.
本系列驱动器的特点在于细分步工作方式,驱动器的细分即是对基步距角的细分,例如:二相步进电机基步距角为1.8° .若 对其十细分,则细分步距角为0.18° . 本系列步进电机驱动器因采用可选择细分步驱动方式,所以可达高分辨率,分辨率可达360° /200*500=0.0036° (二相).360° /500*500=0.00144° (五相).所以非常 适用于高分辨率的场合及有平稳运行要求的场合.
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