HBS57 全數字式閉環步進驅動器 可配57/60閉環

一、產品簡介

1．概述

HBS57 是本公司基于十幾年步進與伺服研發經驗，開發成功的一款新型閉環步進電機驅動器， 采用****專用電機控制雙核DSP 芯片和應用矢量型閉環控制算法，從而****克服了開環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，在電機連續過載時，驅動器會輸出報警信號，具有與交流伺服系統同樣的可靠性。 當然電機安裝尺寸與傳統的二相42-57系列步進電機完全兼容，傳統步進驅動方案極易升級，并且成本相比開環步進電機增加不多，僅相當于傳統交流伺服系統的 30-50%。

2．技術背景與特點

閉環步進電機控制作為一種新型的步進電機控制技術，是在傳統二相步進電機后軸上安裝了高精度光學增量編碼器，由于編碼器具備轉子實時位置信息回傳特性，所以驅動器可以實時監測電機軸位置，每秒取樣電機軸位置信息達到20000次，這使得驅動器可實時補償位移偏差，保證精確定位。而傳統開環步進電機，由于無編碼器反饋轉子實時位置信息，當負載突然變化時，電機會出現丟步，從而導致定位錯誤，最終給用戶帶來巨大損失。

閉環步進系統特別適用于低剛性負載情況（如：皮帶，滑輪系統），如果使用交流伺服系統，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，而驅動器會通過相反方向超調來糾正偏差，這種空震現象，在系統中十分普遍，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。而閉環步進系統能****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。這種優點特別適用于納米技術，半導體制造，視覺系統和噴墨打印領域，因為以上制造行業對系統的低振動性有很高要求。

    HBS57采用了1000p/r高精度光學編碼器。區別于傳統的內部微細分步進驅動器，系統內部的高性能雙核數字信號處理器（DSP），使用矢量控制和濾波技術，以****次諧波達到平穩的旋轉控制。

在高負載和高速情況下，HBS57表現依舊出色，不會出現失步或定位錯誤。轉矩輸出較之普通步進電機和驅動器而言，HBS57在長時間內可保持高轉矩輸出，在****負載情況下，步進電機持續運轉而不會出現失步現象。區別于傳統開環步進驅動器，HBS57倚靠其創新的電流相位控制技術，實現了在高速運動條件下，持續高轉矩運行。因其可以實時監測當前定位特性，讓步進電機實現了在****負載下，仍可以保持高轉矩輸出。

由于HBS57驅動器可以根據負載變化，實時調整控制電流，因此可以減少熱量的產生，提升使用效能，相比開環步進電機，發熱量減少50%以上，使得電機和軸承壽命得以延長，提升產品品質，降低維修率。

3．性能參數

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控制算法；

u 靜態電流和動態電流比例可以任意設置（0---7A范圍內）；

u 可驅動 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端軟件調試參數；

4．產品相對優勢

    ● 優于開環步進電機驅動器的特點：

u 準確定位，電機不會失步；

u 定位穩定，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****額定轉矩來驅動電機，而傳統開環步進電機為避免失步問題，通常只會用50%額定轉矩來驅動電機；

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

●優于交流伺服電機驅動器的特點：

u 無需調整增益(應負載變化自動調整增益)；

u 維持穩定的位置控制，定位完成后無抖動；

u 可以實現快速定位，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運行；

u 成本只是交流伺服系統的30%-50%；

二、電氣、機械和環境指標

1．電氣指標

2．使用環境及參數

3．機械安裝尺寸圖(單位:mm) 

4．加強散熱方式 

（1）驅動器的可靠工作溫度通常在60℃以內，電機工作溫度為80℃以內； 

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

三、驅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

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

5．狀態指示燈：

綠色 LED 為電源指示燈，當驅動器接通電源時，該 LED 常亮；當驅動器切斷電源時，該 LED 熄滅。紅色 LED 為故障指示燈，當出現故障時，該指示燈以 5 秒鐘為周期循環閃爍； 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 秒鐘內閃爍次數代表不同的故障信息，具體關系如下表所示：

四、撥碼開關設定

HBS57驅動器采用六位撥碼開關設定細分和其他功能，詳細描述如下：

1．細分設定

3．電機旋轉方向

除了以上可以通過撥碼開關設定細分數，后續根據特殊客戶要求，我們也可以提供特殊細分的驅動器。

五、驅動器參數設置

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

3．電機旋轉方向

除了以上可以通過撥碼開關設定細分數，后續根據特殊客戶要求，我們也可以提供特殊細分的驅動器。

五、驅動器參數設置

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

注意：驅動器出廠默認的電流環、位置環和速度環參數為配套電機的****參數，客戶一般無需修改，只需要根據系統控制的需要選擇好電機細分數及額定電流數即可。 

六、供電電源選擇

電源電壓在DC16V-70V之間都可以正常工作，HBS57驅動器****采用非穩壓型直流電源供電，也可以采用變壓器降壓后直接給驅動器供電。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 直流開關電源供電，避免電網波動超過驅動器電壓工作范圍。 

    如果使用穩壓型開關電源供電，應注意開關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）****用非穩壓型電源； 

3）采用非穩壓電源時，電源電流輸出能力應大于驅動器設定電流的60%即可； 

4）采用穩壓開關電源時，電源的輸出電流應大于或等于驅動器的工作電流； 

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

相關咨詢楊工18001308796   QQ:1755105676