DM415S 数字式两相步进驱动器
一、产品简介
1. 概述
DM415S V2.0 是公司推出的高性能数字式两相步进驱动器,采用数字 DIP 技术,用户可以设置常用的 8 档电流以及 8 档细分,能够满足大多数场合的应用需要。低中高速运行都很平稳,噪音小。驱动器内部集成了参数自动整定功能,能够匹配不同电机自动生成适配的运行参数,更好的发挥电机性能。
2.特点
● 数字 DIP 技术● 可驱动 4,6,8 线两相步进电机
● 超低振动噪声● 光隔离差分信号输入
● 内置高细分,拨码可选● 脉冲响应频率最高可达 200KHz
● 上电自动整定功能● 电流设定方便,可在 0.3-1.5A(峰值)之间任意选择
● 精密电流控制使电机发热大为降低● 3 位拨码,可调 8 档细分
● 静止时电流自动减半● 具有过压、短路等保护功能
● 支持单双脉冲,拨码选择● 外置报警输出,最大输出电流 100mA,耐压 30Vdc
3.应用领域
适合各种中小型自动化设备和仪器,例如:雕刻机、打标机、切割机、激光照排、绘图仪、数控机床、自动装配设备等。
二、电气、机械和环境指标
1. 电气指标
2. 使用环境及参数
3. 机械安装图
※推荐采用侧面安装,散热效果更佳,安装设计时,需要考虑接线端子大小和散热所需空间!
4. 散热方式
1)驱动器的可靠工作温度通常在 60℃以内,电机工作温度为 80℃以内;
2)建议使用时选择自动半流方式,马达停止时电流自动减一半,以减少电机和驱动器的发热;
3)安装驱动器时请采用竖着侧面安装,使散热齿形成较强的空气对流;环境温度超过 30 度时,需要安装风扇,强制散热,保证驱动器在可靠工作温度范围内工作。
三、驱动器接口和接线介绍
1. 接口描述
1)控制信号接口
2)强电接口
3) 232 通讯接口
DM415S V2.0 带有 232 通讯接口,定义如下图所示:可以通过专用的调试线进行驱动器的参数调节。
4) 状态指示
驱动器有 2 个 LED 做指示。其中绿色 LED 作为电源指示灯,当驱动器接通电源时,该 LED 常亮;当驱动器切断电源时,该 LED 常灭。红色LED 作为故障指示灯,当出现故障时,该指示灯间歇循环闪烁指示故障,具体如下图;当故障被用户清除时,红色LED 常灭。红色 LED 闪烁频率为 2Hz,其中 LED 亮 200ms,灭300ms。红色闪烁次数代表不同的故障信息,两次闪烁间隔时间 2s。具体关系如下表所示:
2. 控制信号接口电路
DM415S V2.0 驱动器采用差分式接口电路可适用差分信号,单端共阴及共阳等接口,内置高速光电耦合器,允许接收长线驱动器,集电极开路和 PNP 输出电路的信号。在环境恶劣的场合,我们推荐用长线驱动器电路,抗干扰能力强。现在以集电极开路和PNP输出为例,接口电路示意图如下:
注意:VCC 值为 5V 时,R 短接;
VCC 值为 12V 时,R 为 1K,大于等于 1/4W 电阻;
VCC 值为 24V 时,R 为 2K,大于等于 1/4W 电阻;
3. 控制信号时序图
为了避免一些误动作和偏差,PUL、DIR 和 ENA 应满足一定要求,如下图所示:
注释:1)t1:ENA(使能信号)应提前 DIR 至少 5ms,确定为高。一般情况下建议 ENA+和 ENA- 悬空即可。
2)t2:DIR 至少提前 PUL 下降沿 5μs 确定其状态高或低。
3)t3:脉冲宽度至少不小于 2.5μs。4)t4:低电平宽度不小于 2.5μs。
4. 报警信号接口电路
DM415S 报警信号如下图所示,报警信号的逻辑可以通过调试软件进行设置。
一般 ALM+连接控制卡或者控制器的 ALM 输入端,ALM-连接控制卡或控制器的公共负端。
5. 接线要求
1)为了防止驱动器受干扰,建议控制信号采用屏蔽电缆线,并且屏蔽层与地线短接,除特殊要求外,控制信号电缆的屏蔽线单端接地:屏蔽线的上位机一端接地,屏蔽线的驱动器一端悬空。同一机器内只允许在同一点接地,如果不是真实接地线,可能干扰严重,此时屏蔽层不接。
2)脉冲和方向信号线与电机线不允许并排包扎在一起,最好分开至少10cm以上,否则电机噪声容易干扰脉冲方向信号引起电机定位不准,系统不稳定等故障。
3)如果一个电源供多台驱动器,应在电源处采取并联连接,不允许先到一台再到另一台链状式连接。
4)严禁带电拔插驱动器电机和电源端子,带电的电机停止时仍有大电流流过线圈,拔插电机和电源端子将导致巨大的瞬间感生电动势将烧坏驱动器。
5)严禁将导线头加锡后接入接线端子,否则可能因接触电阻变大而过热损坏端子。
6)接线线头不能裸露在端子外,以防意外短路而损坏驱动器。
四、电流、细分拨码开关等参数设置
DM415S V2.0 驱动器采用八位拨码开关设定细分精度、动态电流等参数。详细描述如下:
1.电流设定
1)工作(动态)电流设定
2) 静止(静态)电流
DM415S V2.0 出厂默认半流,半流比例可以通过调试软件进行修改。
2. 细分设定
3. 脉冲模式设置
SW7 设置脉冲模式:
SW7=off:设置为单脉冲模式(出厂默认);
SW7=on:设置为双脉冲模式。
4. 自测设置
SW8 设置自测:
SW8=off:关闭自测(出厂默认);
SW8=on:电机以 0.4R/S 的速度,正转一圈,反转一圈,一直循环。
5. 其他设置
DM415S V2.0 带串口,可调试和保存部分参数,不支持电流环测试,共振调试和试运行测试。
五、供电电源选择
电源电压在 DC20V-40V 之间都可以正常工作,DM415S V2.0 驱动器最好采用非稳压型直流电源供电,也可以采用变压器降压+桥式整流+电容滤波。建议用户使用24V直流供电,避免电网波动超过驱动器电压工作范围。
如果使用稳压型开关电源供电,应注意开关电源的输出电流范围需设成最大。
请注意:
1)接线时要注意电源正负极切勿反接;
2)最好用非稳压型电源;
3)采用非稳压电源时,电源电流输出能力应大于驱动器设定电流的60%即可;
4)采用稳压开关电源时,电源的输出电流应大于或等于驱动器的工作电流;
5)为降低成本, 两三个驱动器可共用一个电源,但应保证电源功率足够大。
六、电机选配
DM415S V2.0 可以用来驱动 4、6、8 线的两相、四相混合式步进电机,步距角为1.8度和 0.9 度。选择电机时主要由电机的扭矩和额定电流决定。扭矩大小主要由电机尺寸决定。尺寸大的电机扭矩较大;而电流大小主要与电感有关,小电感电机高速性能好,但电流较大。
1.电机选配
1)确定负载转矩,传动比工作转速范围
J:负载的转动惯量 ε:负载的最大角加速度 C:安全系数,推荐值1.2-1.4
T 负载:最大负载转矩,包括有效负载、摩擦力、传动效率等阻力转矩
2)电机输出转矩由哪些因素决定
对于给定的步进电机和线圈接法,输出扭矩有以下特点:
●电机实际电流越大,输出转矩越大,但电机铜损(P=I2R)越多,电机发热偏多;
●驱动器供电电压越高,电机高速扭矩越大;
●由步进电机的矩频特性图可知,高速比中低速扭矩小。
2.电机接线
对于 6、8 线步进电机,不同线圈的接法电机性能有相当大的差别,如下图所述:
3.输入电压和输出电流的选用
1)供电电压的设定
一般来说,供电电压越高,电机高速时力矩越大。越能避免高速时掉步。但另一方面,电压太高会导致过压保护,电机发热较多,甚至可能损坏驱动器。在高电压下工作时,电机低速运动的振动会大一些。
2)输出电流的设定值
对于同一电机,电流设定值越大时,电机输出力矩越大,但电流大时电机和驱动器的发热也比较严重。具体发热量的大小不仅与电流设定值有关,也与运动类型及停留时间有关。以下的设定方式采用步进电机额定电流值作为参考,但实际应用中的最佳值应在此基础上调整。原则上如温度很低(<40℃)则可视需要适当加大电流设定值以增加电机输出功率(力矩和高速响应)。
●四线电机:输出电流设成等于或略小于电机额定电流值;
●六线电机高力矩模式:输出电流设成电机单极性接法额定电流的 50%;
●六线电机高速模式:输出电流设成电机单极性接法额定电流的 100%;
●八线电机串联接法:输出电流可设成电机单极性接法额定电流的 70%;
●八线电机并联接法:输出电流可设成电机单极性接法额定电流的 140%。
△注意:电流设定后请运转电机 15-30 分钟,如电机温升太高(>70℃),则应降低电流设定值。所以,一般情况是把电流设成电机长期工作时出现温热但不过热时的数值。
七、典型接线案例
DM415S V2.0 配 42 系列电机串联,并联接法(若电机转向与期望转向不同时,仅交换A+、A-的位置即可),DM415S V2.0 驱动器能驱动四线、六线或八线的两相/四相电机。下图是 DM415S V2.0 配 42 机座步进电机的典型接法:
注意:
1)不同的电机对应的颜色不一样,使用时以电机资料说明为准,如42 与57 型电机线颜色是有差别的。
2)相是相对的,但不同相的绕组不能接在驱动器同一相的端子上(A+、A-为一相,B+、B-为另一相)。
3)DM415S V2.0 驱动器只能驱动两相混合式步进电机,不能驱动三相和五相步进电机。
4)判断步进电机串联或并联接法正确与否的方法:在不接入驱动器的条件下用手直接转动电机的轴,如果能轻松均匀地转动则说明接线正确,如果遇到阻力较大和不均匀并伴有一定的声音说明接线错误。
八、保护功能
驱动器具有过流,过压,缺相等保护功能,具体描述如下表所示:
注意:由于驱动器不具备电源正负极反接保护功能,因此,上电前请再次确认电源正负极接线正确。正负极接反将导致烧坏驱动器中的保险管!
九、常见问题
1.应用中常见问题和处理方法
2.用户常见问题解答
1)何为步进电机和步进驱动器?
步进电机是一种专门用于速度和位置精确控制的特种电机,它旋转是以固定的角度(称为“步距角")一步一步运行的,故称步进电机。其特点是没有累积误差,接收到控制器发来的每一个脉冲信号,在驱动器的推动下电机运转一个固定的角度,所以广泛应用于各种开环控制。步进驱动器是一种能使步进电机运行的功率放大器,能把控制器发来的脉冲信号转化为步进电机的功率信号,电机的转速与脉冲频率成正比,所以控制脉冲频率可以精确调速,控制脉冲数就可以精确定位。
2)何为驱动器的细分?
步进电机的转速与脉冲频率的关系是什么?步进电机由于自身*结构决定,出厂时都注明“电机固有步距角"(如0.9°/1.8°,表示半步工作每走一步转过的角度为 0.9°,整步时为 1.8°)。但在很多精密控制和场合,整步的角度太大,影响控制精度,同时振动太大,所以要求分很多步走完一个电机固有步距角,这就是所谓的细分驱动,能够实现此功能的电子装置称为细分驱动器。
3)细分驱动器有何优点?
●因减少每一步所走过的步距角,提高了步距均匀度,因此可以提高控制精度。
●可以大大地减少电机振动,低频振荡是步进电机的固有特性,用细分是消除它的最好方法。
●可以有效地减少转矩脉动,提高输出转矩。以上这些优点普遍被用户认可,并给他们带来实惠,所以建议您最好选用细分驱动器。
4)为什么我的电机只朝一个方向运转?
●可能方向信号太弱,或接线极性错,或信号电压太高烧坏方向限流电阻。
●脉冲模式不匹配,信号是脉冲/方向,驱动器必须设置为此模式;若信号是CW/CCW(双脉冲模式),驱动器则必须也是此模式,否则电机只朝一个方向运转。
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