HBS57 全數(shù)字式閉環(huán)步進驅(qū)動器 可配57/60閉環(huán)

一、產(chǎn)品簡介

1．概述

HBS57 是本公司基于十幾年步進與伺服研發(fā)經(jīng)驗，開發(fā)成功的一款新型閉環(huán)步進電機驅(qū)動器， 采用****專用電機控制雙核DSP 芯片和應用矢量型閉環(huán)控制算法，從而****克服了開環(huán)步進電機丟步的問題，同時也能明顯提升電機的高速性能、降低電機的發(fā)熱程度和減小電機的高中低速振動，從而提升機器的加工速度和精度以及降低機器的能耗。此外，在電機連續(xù)過載時，驅(qū)動器會輸出報警信號，具有與交流伺服系統(tǒng)同樣的可靠性。 當然電機安裝尺寸與傳統(tǒng)的二相42-57系列步進電機完全兼容，傳統(tǒng)步進驅(qū)動方案極易升級，并且成本相比開環(huán)步進電機增加不多，僅相當于傳統(tǒng)交流伺服系統(tǒng)的 30-50%。

2．技術(shù)背景與特點

閉環(huán)步進電機控制作為一種新型的步進電機控制技術(shù)，是在傳統(tǒng)二相步進電機后軸上安裝了高精度光學增量編碼器，由于編碼器具備轉(zhuǎn)子實時位置信息回傳特性，所以驅(qū)動器可以實時監(jiān)測電機軸位置，每秒取樣電機軸位置信息達到20000次，這使得驅(qū)動器可實時補償位移偏差，保證精確定位。而傳統(tǒng)開環(huán)步進電機，由于無編碼器反饋轉(zhuǎn)子實時位置信息，當負載突然變化時，電機會出現(xiàn)丟步，從而導致定位錯誤，最終給用戶帶來巨大損失。

閉環(huán)步進系統(tǒng)特別適用于低剛性負載情況（如：皮帶，滑輪系統(tǒng)），如果使用交流伺服系統(tǒng)，它們有一個共同的問題，就是一直要做補償動作。為了得到較好的剛性，交流伺服系統(tǒng)特別希望工作在高增益條件下，這樣極易導致交流伺服電機定位時會偏離位置，而驅(qū)動器會通過相反方向超調(diào)來糾正偏差，這種空震現(xiàn)象，在系統(tǒng)中十分普遍，其中靜止摩擦力明顯高于運行摩擦力。解決方案是降低增益，但是響應速度和精確度會受到影響。而閉環(huán)步進系統(tǒng)能****解決這個問題。它利用步進電機的獨特性能，將其固定在既定位置，減少震蕩。這種優(yōu)點特別適用于納米技術(shù)，半導體制造，視覺系統(tǒng)和噴墨打印領(lǐng)域，因為以上制造行業(yè)對系統(tǒng)的低振動性有很高要求。

    HBS57采用了1000p/r高精度光學編碼器。區(qū)別于傳統(tǒng)的內(nèi)部微細分步進驅(qū)動器，系統(tǒng)內(nèi)部的高性能雙核數(shù)字信號處理器（DSP），使用矢量控制和濾波技術(shù)，以****次諧波達到平穩(wěn)的旋轉(zhuǎn)控制。

在高負載和高速情況下，HBS57表現(xiàn)依舊出色，不會出現(xiàn)失步或定位錯誤。轉(zhuǎn)矩輸出較之普通步進電機和驅(qū)動器而言，HBS57在長時間內(nèi)可保持高轉(zhuǎn)矩輸出，在****負載情況下，步進電機持續(xù)運轉(zhuǎn)而不會出現(xiàn)失步現(xiàn)象。區(qū)別于傳統(tǒng)開環(huán)步進驅(qū)動器，HBS57倚靠其創(chuàng)新的電流相位控制技術(shù)，實現(xiàn)了在高速運動條件下，持續(xù)高轉(zhuǎn)矩運行。因其可以實時監(jiān)測當前定位特性，讓步進電機實現(xiàn)了在****負載下，仍可以保持高轉(zhuǎn)矩輸出。

由于HBS57驅(qū)動器可以根據(jù)負載變化，實時調(diào)整控制電流，因此可以減少熱量的產(chǎn)生，提升使用效能，相比開環(huán)步進電機，發(fā)熱量減少50%以上，使得電機和軸承壽命得以延長，提升產(chǎn)品品質(zhì)，降低維修率。

3．性能參數(shù)

u 采用全新32位電機控制專用雙核DSP芯片；

u 采用先進的矢量電流及速度和位置閉環(huán)控制算法；

u 靜態(tài)電流和動態(tài)電流比例可以任意設置（0---7A范圍內(nèi)）；

u 可驅(qū)動 42-60全系列二相混合式步進伺服電機；

u 電機標配1000線高精度編碼器；

u 光耦隔離差分信號輸入；

u 脈沖響應頻率****可達300KHZ；

u 細分16檔設定（400-51200），特殊細分可按客戶要求更改；

u 具有過流、過壓、超速、過熱、跟蹤誤差超差等保護功能；

u 支持指令控制模式；

u 集成RS232通信功能，并且支持PC端軟件調(diào)試參數(shù)；

4．產(chǎn)品相對優(yōu)勢

    ● 優(yōu)于開環(huán)步進電機驅(qū)動器的特點：

u 準確定位，電機不會失步；

u 定位穩(wěn)定，即使受到外部力量影響，如機械振動或垂直定位保持，也會自動回復到原位；

u 采用****額定轉(zhuǎn)矩來驅(qū)動電機，而傳統(tǒng)開環(huán)步進電機為避免失步問題，通常只會用50%額定轉(zhuǎn)矩來驅(qū)動電機；

u HBS57的控制電流依負載而定，電機能在高速下運行，而傳統(tǒng)步進電機無論荷重，一律使用恒定電流，因此能效大大提高；

u 由于電機轉(zhuǎn)矩輸出沒有損失，所以電機的體積相比原來的開環(huán)系統(tǒng)降低1-2檔，從而使電機的安裝尺寸更小，系統(tǒng)成本下降；

●優(yōu)于交流伺服電機驅(qū)動器的特點：

u 無需調(diào)整增益(應負載變化自動調(diào)整增益)；

u 維持穩(wěn)定的位置控制，定位完成后無抖動；

u 可以實現(xiàn)快速定位，加減速曲線可以更陡，從而提高加工效率；

u 擅長在快速短行程運動中持續(xù)運行；

u 成本只是交流伺服系統(tǒng)的30%-50%；

二、電氣、機械和環(huán)境指標

1．電氣指標

2．使用環(huán)境及參數(shù)

3．機械安裝尺寸圖(單位:mm) 

4．加強散熱方式 

（1）驅(qū)動器的可靠工作溫度通常在60℃以內(nèi)，電機工作溫度為80℃以內(nèi)； 

    （2）安裝驅(qū)動器時請采用直立側(cè)面安裝，使散熱器表面形成較強的空氣對流；必要時靠近驅(qū)動器處安裝風扇，強制散熱，保證驅(qū)動器在可靠工作溫度范圍內(nèi)工作。

三、驅(qū)動器接口與接線介紹

1．接口定義

A、電機和電源輸入端口

注意：電機線相位間不能互換

B、編碼器信號輸入端口

C、控制信號端口

D、輸出信號端口

2．控制信號接口電路圖

控制信號輸入和輸出接口電路圖，如圖3所示。

（1）輸入信號共陽接法

（2）輸入信號共陰接法

（3）差分輸入的時候請按下圖接線

圖3(a) 差分方式控制信號接口接線圖

   注意：控制信號電平兼容5V-24V，只要控制信號輸入端電平在5-24V之間就無需再外接電阻R1，R2。

3．控制信號時序圖 

為了避免一些誤動作和偏差，PUL、DIR 和ENA 應滿足一定要求，如下圖4所示：

圖4 時序圖

注釋： 

（1）t1：ENA（使能信號）應提前DIR 至少5μs，確定為高。一般情況下建議ENA+和ENA-懸空即可。 

（2）t2：DIR 至少提前PUL 下降沿5μs 確定其狀態(tài)高或低。 

（3）t3：脈沖寬度至少不小于2.5μs。 

（4）t4：低電平寬度不小于2.5μs。 

4．控制信號模式設置

脈沖觸發(fā)沿和單雙脈沖選擇：通過PC機軟件手持調(diào)試器設置脈沖上升沿或下降沿觸發(fā)有效；還可以設置單脈沖模式、雙脈沖模式、正交脈沖模式以及內(nèi)部指令模式，半流比例，全流比例等參數(shù)。

5．狀態(tài)指示燈：

綠色 LED 為電源指示燈，當驅(qū)動器接通電源時，該 LED 常亮；當驅(qū)動器切斷電源時，該 LED 熄滅。紅色 LED 為故障指示燈，當出現(xiàn)故障時，該指示燈以 5 秒鐘為周期循環(huán)閃爍； 當故障被用戶清除時， 紅色 LED 常滅。 紅色 LED閃爍頻率為 2Hz，其中 LED 亮 200ms，滅 300ms。紅色 LED 在 5 秒鐘內(nèi)閃爍次數(shù)代表不同的故障信息，具體關(guān)系如下表所示：

四、撥碼開關(guān)設定

HBS57驅(qū)動器采用六位撥碼開關(guān)設定細分和其他功能，詳細描述如下：

1．細分設定

3．電機旋轉(zhuǎn)方向

除了以上可以通過撥碼開關(guān)設定細分數(shù)，后續(xù)根據(jù)特殊客戶要求，我們也可以提供特殊細分的驅(qū)動器。

五、驅(qū)動器參數(shù)設置

HBS57的參數(shù)設置必須通過PC機的RS232串行通訊口，采用專用調(diào)試軟件完成參數(shù)設置， 驅(qū)動器內(nèi)部存有一套對應電機****的默認出廠配置參數(shù)，用戶只須按照具體使用情況，調(diào)整撥碼開關(guān)選擇電機型號，并且根據(jù)使用要求設定驅(qū)動器細分數(shù)即可，具體調(diào)試情況請參看調(diào)試軟件的使用說明文檔。具體可調(diào)整參數(shù)及功能見下表：

3．電機旋轉(zhuǎn)方向

除了以上可以通過撥碼開關(guān)設定細分數(shù)，后續(xù)根據(jù)特殊客戶要求，我們也可以提供特殊細分的驅(qū)動器。

五、驅(qū)動器參數(shù)設置

HBS57的參數(shù)設置必須通過PC機的RS232串行通訊口，采用專用調(diào)試軟件完成參數(shù)設置， 驅(qū)動器內(nèi)部存有一套對應電機****的默認出廠配置參數(shù)，用戶只須按照具體使用情況，調(diào)整撥碼開關(guān)選擇電機型號，并且根據(jù)使用要求設定驅(qū)動器細分數(shù)即可，具體調(diào)試情況請參看調(diào)試軟件的使用說明文檔。具體可調(diào)整參數(shù)及功能見下表：

注意：驅(qū)動器出廠默認的電流環(huán)、位置環(huán)和速度環(huán)參數(shù)為配套電機的****參數(shù)，客戶一般無需修改，只需要根據(jù)系統(tǒng)控制的需要選擇好電機細分數(shù)及額定電流數(shù)即可。 

六、供電電源選擇

電源電壓在DC16V-70V之間都可以正常工作，HBS57驅(qū)動器****采用非穩(wěn)壓型直流電源供電，也可以采用變壓器降壓后直接給驅(qū)動器供電。注意應使整流后電壓紋波峰值不超過 70V。建議用戶使用 24V-48V 直流開關(guān)電源供電，避免電網(wǎng)波動超過驅(qū)動器電壓工作范圍。 

    如果使用穩(wěn)壓型開關(guān)電源供電，應注意開關(guān)電源的輸出電流范圍需設成****。 

請注意： 

1）接線時要注意電源輸入跟電機相線切勿接錯； 

2）****用非穩(wěn)壓型電源； 

3）采用非穩(wěn)壓電源時，電源電流輸出能力應大于驅(qū)動器設定電流的60%即可； 

4）采用穩(wěn)壓開關(guān)電源時，電源的輸出電流應大于或等于驅(qū)動器的工作電流； 

    5）為降低成本，兩三個驅(qū)動器可共用一個電源，但應保證電源功率足夠大。

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