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数字式两相步进电机驱动器 驱动卡

简要描述:DM542S数字式两相步进电机驱动器 驱动卡
DM542S是公司新推出的高性能数字式两相步进驱动器,采用32 位DSP技术,用户可以设置常用的 8 档电流以及 16 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。多种功能可通过外部拨码选择,极大地方便了客户的应用。

  • 产品型号:DM542S
  • 更新时间:2023-10-10
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DM542S数字式两相步进驱动器

一、产品简介

1. 概述

DM542S 是公司新推出的高性能数字式两相步进驱动器,采用32 位DSP技术,用户可以设置常用的 8 档电流以及 16 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。多种功能可通过外部拨码选择,极大地方便了客户的应用。

2.特点

● 32位DSP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,拨码可选

● 3位拨码,可设定8档细分

●精密电流控制使电机发热大为降低

● 4位拨码,可调16档细分

●静止时电流自动减半,SW4选择

●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24Vdc

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


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2. 使用环境及参数

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3. 机械安装图

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※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;必要时机内靠近驱动器处安装风扇,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

DM542S-XQ3.jpg

2)强电接口

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4) 状态指示

绿色 LED 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 熄灭。红色 LED 为故障指示灯,当出现故障时,该指示灯以3 秒钟为周期循环闪烁;当故障被用户清除时,红色 LED 常灭。红色 LED 在 3 秒钟内闪烁次数代表不同的故障信息,具体关系如下表所示:

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2. 控制信号接口电路

DM542S 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:

DM542S-XQ6.jpg

注意:此驱动器信号支持 5~24Vdc,无需串接电阻 。


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:

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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. 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

DM542S 驱动器采用八位拨码开关设定细分精度、动态电流、静止半流以及实现电机参数和内部调节参数的自整定。详细描述如下:

DM542S-XQ8.jpg

1.电流设定

1)工作(动态)电流设定

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2) 静止(静态)电流设定

SW4 设置静止电流:

SW4=off:(出厂默认)驱动器停止接收脉冲约 0.4 秒后,输出电流为峰值的 50%(设置半流,在某些应用场合可以降低驱动器和电机的发热);

SW4=on:驱动器输出电流在电机静止时为峰值的 90%

2.细分设定(全 on 为 200)

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3. 3.指令滤波、微细分设置

DM542S-XQ11.jpg

4. 自测设置

SW11 设置自整定:

SW11=off:电机上电自整定(出厂默认);

SW11=on:电机上电不自整定,采用默认参数。

5. 报警输出阻态设置

SW12 设置报警输出阻态:

SW12=off:正常工作情况下,报警输出为低阻态(导通状态)(出厂默认),当驱动器发生报警时,报警输出为高阻(非导通状态);

SW12=on:正常工作情况下,报警输出为高阻态(非导通状态),当驱动器发生报警时,报警输出为低阻(导通状态)。

注意:报警输出阻态设置根据客户实际要求设置。

6.脉冲有效沿设置

SW13 设置脉冲有效沿:

SW13=off:脉冲上升沿有效(出厂默认);

SW13=on:脉冲下降沿有效。

7.脉冲模式设置

SW14 设置脉冲模式:

SW14=off:设置为单脉冲模式(出厂默认);

SW14=on:设置为双脉冲模式。

8.使能锁轴设置

SW15 设置非使能时电机状态:

SW15=off:当驱动器非使能时,不响应脉冲,无电流输出,电机不锁(出厂默认);

SW15=on:当驱动器非使能时,不响应脉冲,有电流输出,电机锁定。

9.自运行设置

SW16 设置自检测:

SW16=off:关闭自检测(出厂默认);

SW16=on:电机以 0.2R/S 的速度,正转一圈,反转一圈,一直循环。


五、供电电源选择

电源电压在 DC20V-50V 之间都可以正常工作,DM542S 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-48V 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

DM542S 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

DM542S-XQ12.jpg

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。

DM542S-XQ13.jpg

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:

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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

DM542S 配 57 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),DM542S 驱动器能驱动四线、六线或八线的两相/四相电机。下图是 DM542S 配 57HS13步进电机的典型接法:

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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 57 与 86 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),雷赛 57HS13 电机引线定义、串、并联接法如图 7 所示。

DM542S-XQ16.jpg

3)DM542S 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

1) 短路保护当发生相间短路或驱动器内部过流时,驱动器红灯闪亮1 次,且在3 秒内反复闪亮。此时必须重新上电复位,才能排出故障。

2) 过压保护DM542S 当输入电压高于 60V 时驱动器驱动器红灯闪亮2 次,且在3 秒内反复闪亮。此时必须重新上电复位,才能排出故障。

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

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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。

DM415S-XQ20.jpg

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。


DM542S数字式两相步进电机驱动器 驱动卡

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