了解SEW電機驅動是怎么回事

了解SEW電機驅動是怎么回事
    SEW電機細分驅動時，繞組電流不是個方波而是階梯波，混合式步進電機額定電流是臺階式的投入或切除。比如：電流分成n個臺階，轉子則需要n次才轉過個步距角，即n細分。
    細分驅動主要的優點是步距角變小，分辨率提高，且提高了電機的定位精度、啟動和高頻輸出轉矩;其次，減弱或消除了步進電機的低頻振動，降低了步進電機在共振區工作的幾率。可以說細分驅動技術是步進電機驅動器與控制技術的個飛躍。
    SEW電機般的細分方法只改變某相的電流，另相電流保持不變。在O～45，Ia保持不變，Ib由O逐變大;在45～90，Ib保持不變，Ia由額定值逐變為0。該方法的優點是控制較為簡單，在硬件上容易實現；但所合成的矢量幅值是不斷變化的，輸出力矩也跟著不斷變化，從而引起滯后角的不斷變化。
    這就是目前常用的細分方法的缺陷，那么有沒有種方法讓矢量角度變化時同時保持幅值不變呢?由上面分析可知，只改變單相電流是不可能的，那么同時改變兩相電流呢?
    下面再由供應微型步進電機及電機驅動器電機產品的山社電機來介紹合成矢量幅值保持不變的數學模型：當Ia=Imcosx，Ib=Imsinx時(式中Im為電流額定值，Ia、Ib為實際的相電流，x由細分數決定)，其合成矢量始終為圓的半徑，即恒力距。
    即Ia、Ib以某數學關系同時變化，保證變化過程中合成矢量幅值始終不變。基于此，當細分數很大、微步距角非常小時，滯后角變化的差值已大于所要求細分的微步距角，使得細分實際上失去了意義。
    而等角度是指合成的力臂每次旋轉的角度樣。額定電流可調是指可滿足各種系列電機的要求。例如，混合式步進電機86系列電機的額定電流為6～8 A，而57系列電機般不超過6 A，步進電機驅動器有各種檔位電流可供選擇。細分為對額定電流的細分。混合式步進電機
    為實現“額定電流可調的等角度恒力距”，理論上只要各相相電流能夠滿足以上的數學模型即可。這就要求電流控制精度非常高，不然Ia、Ib所合成的矢量角將出現偏差，即各步步距角不等，細分也失去了意義。
    SEW電機驅動方法，以消除力距不斷變化引起滯后角的問題。
    電機驅動也廣泛應用到更多的域中。比如說醫療儀器及設備、計算機外設及海量存儲設備、精密儀器、工業控制系統、辦公自動化、機器人等域，特別適合要求運行平穩、低噪音、響應快、使用壽命長、高輸出扭矩的應用場合。
    SEW電機是種將電脈沖轉化為角位移的執行機構。當步進驅動器接收到個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動個固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉是以固定的角度步步運行的。可以通過控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的;同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速和定位的目的。
    下面我們從工作原理、軟件設計、驅動電路分析幾方面進行解析：
    1. SEW電機的工作原理
    該步進電機為四相步進電機，采用單極性直流電源供電。只要對步進電機的各相繞組按合適的時序通電，就能使步進電機步進轉動。圖1是該四相反應式步進電機工作原理示意圖。??
    SEW電機開始時，開關SB接通電源，SA、SC、SD斷開，B相磁極和轉子0、3號齒對齊，同時，轉子的1、4號齒就和C、D相繞組磁極產生錯齒，2、5號齒就和D、A相繞組磁極產生錯齒。
    當開關SC接通電源，SB、SA、SD斷開時，由于C相繞組的磁力線和1、4號齒之間磁力線的作用，使轉子轉動，1、4號齒和C相繞組的磁極對齊。而0、3號齒和A、B相繞組產生錯齒，2、5號齒就和A、D相繞組磁極
    產生錯齒。依次類推，A、B、C、D四相繞組輪流供電，則轉子會沿著A、B、C、D方向轉動。
    SEW電機按照通電順序的不同，可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉動力矩小。八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的半，因此，八拍工作方式既可以保持較高的轉動力矩又可以提高控制精度。
    單四拍、雙四拍與八拍工作方式的電源通電時序與波形分別如圖、b、c所示：?]
    SEW電機工作時序波形圖
    SEW電機驅動器系統電路原理圖
    T89C2051將控制脈沖從P1口的～輸出，經74LS14反相后進入9014，經9014放大后控制光電開關，光電隔離后，由功率管TIP122將脈沖信號進行電壓和電流放大，驅動步進電機的各相繞組。使步進電機隨著不同的脈沖信號分別作正轉、反轉、加速、減速和停止等動作。圖中L1為步進電機的相繞組。AT89C2051選用頻率22MHz的晶振，選用較高晶振的目的是為了在方式2下盡量減小AT89C2051對上位機脈沖信號周期的影響。
    SEW電機的RL1～RL4為繞組內阻，50Ω電阻是外接電阻，起限流作用，也是個改善回路時間常數的元件。D1～D4為續流二極管，使電機繞組產生的反電動勢通過續流二極管(D1～D4)而衰減掉，從而保護了功率管TIP122不受損壞。
    在SEW電機外接電阻上并聯個200μF電容，可以改善注入步進電機繞組的電流脈沖前沿，提高了步進電機的高頻。與續流二極管串聯的200Ω電阻可減小回路的放電時間常數，使繞組中電流脈沖的后沿變陡，電流下降時間變小，也起到提高高頻工作的作用。