3DM683 低 噪 声 数 字 式 步 进 驱 动 器 使 用 手 册
版 权 所 有 不 得 翻 印
【使 用 前 请 仔 细 阅 读 本 手 册,以 免 损 坏 驱 动 器】
深圳市雷赛机电技术开发有限公司
地 址:深圳市南山区登良路 25 号天安南油工业区二幢三楼 邮 编:518052 电 话:0755-26433338(20 线) 传 真:0755-26402718 Email:info@leisai.com 网 址:www.leisai.com
上海办事处
地 址:上海市淞江区九亭镇九新公路 76 号嘉和阳光大厦 9 楼 电 话:021-64327322/64853687 传 真:021-64327323
北京办事处
地 址:北京市朝阳门广渠门外大街 8 号 优士阁 B 座 308 室 电 话:010-58614491 传 真:010-58614490
美国雷赛科技公司
Address: 630Parkland Dive Rochester Hills, Mi48307 USA Tel:1-248-608-6388
香港雷赛科技公司
地 址:沙田火炭山尾街 31-41 号 华乐工业中心 E 座 9 字楼 3 室 电 话:852-2952 9114 852-2952 9395
3DM683 步进驱动器使用手册 Version 1.0A
3DM683 步进驱动器使用手册 Version 1.0A
目
录
2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 4 5 5 5 5 5 5 6 6 6 6 7 7 7 7 8 8 8 9
一,产品简介 ...................................................... 1. 概述 ........................................................... 2. 特点 ........................................................... 3. 应用领域 ....................................................... 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(单位:毫米) ....................................... 4. 加强散热方式 ................................................... 三,驱动器接口和接线介绍 .......................................... 1. 接口描述 ....................................................... 2.控制信号接口电路 ............................................... 注意 R 必须接在控制器信号端. ...................................... 3. 控制信号时序图 ................................................. 4. 控制信号模式设置 ............................................... 5. 接线要求 ....................................................... 四,电流,细分拨码开关设定和参数自整定 ............................ 1.电流设定 ....................................................... 3.参数自整定功能 .................................................. 五,供电电源选择 .................................................. 六,电机选配 ...................................................... 1.电机选配 ........................................................ 2.电机接线 ........................................................ 3.输入电压和输出电流的选用 ........................................ 七,典型接线案例 .................................................. 八,保护功能 ...................................................... 九,常见问题 ...................................................... 1.应用中常见问题和处理方法 ........................................ 2.驱动器常见问题答用户问 .......................................... 雷赛产品保修条款 ..................................................
1 电话:0755-26433338(20 线)
3DM683 低噪声低发热数字式步进驱动器
一,产品简介
1. 概述
3DM683 是雷赛公司新推出的数字式三相步进电机驱动器,采用最新 32 位 DSP 技术,用 户可以设置 512 内的任意细分以及额定电流内的任意电流值,能够满足大多数场合的应用需 要.由于采用内置微细分技术,即使在低细分的条件下,也能够达到高细分的效果,低中高速 运行都很平稳,噪音超小.驱动器内部集成了参数自动整定 功能,能够针对不同电机自动生 成最优运行参数,最大限度发挥电机的性能.
2. 特点
●全新 32 位 DSP 技术 ●超低振动噪声 ●内置高细分 ●参数自动整定功能 ●精密电流控制使电机发热大为降低 ●静止时电流自动减半 ●可驱动 3,6 线三相步进电机 ●光隔离差分信号输入 ●脉冲响应频率最高可达 200KHz ●电流设定方便,可在 0.1-8.3A 之间任意选择 ●细分设定范围为 1-512 ●具有过压,过流,短路保护功能
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.在用户期望小噪声,高速度的设备中应用效果特佳.
二,电气,机械和环境指标
1. 电气指标
说明 输出电流(峰值) 电源电压(直流) 逻辑输入电流 步进脉冲频率 绝缘 3DM683 最小值 1.0 18 7 0 500 典型值 36 10 最大值 8.3 60 16 200KHz 单位 A V mA KHz MΩ
网址:www.leisai.com
电话:0755-26433338(20 线)
网址:www.leisai.com
2
3DM683 步进驱动器使用手册 Version 1.0A
3DM683 步进驱动器使用手册 Version 1.0A
2. 使用环境及参数
冷却方式 自然冷却或强制风冷 不能放在其它发热的设备旁,要避免粉尘,油雾,腐蚀性 场合 使用环境 气体,湿度太大及强振动场所,禁止有可燃气体和导电灰 尘; 温度 湿度 振动 保存温度 重量 0——+50℃ 40—90%RH 5.9m/s2MAX -20℃～80℃ 约 270 克
4. 加强散热方式
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
一,接口说明: 1,控制信号 信号 PUL+(+5V) PUL-(PUL) DIR+(+5V) DIR-(DIR) ENA+(+5V) ENA-(ENA) 功能 单脉冲控制方式时为脉冲控制信号,每当光藕从导通到截止时电机走一步; 双脉冲控制方式时为正转脉冲信号. 单脉冲控制方式时为方向控制信号,用于改变电机转向;双脉冲控制方式时 为反转脉冲信号. 使能/禁止信号,光耦截止时使能,光耦导通时驱动器不能工作,电机处于自 由状态.
3. 机械安装图(单位:毫米)
脉冲触发沿和单双脉冲说明:通过 PC 机软件 ProTuner 软件或 STU 调试器设置脉冲上升沿或 下降沿触发有效;还可以设置单脉冲模式或双脉冲模式.双脉冲模式时,方向控制端的信号 必须保持在高电平或悬空,即光耦不导通.
2)强电接口
GND +VDC U V W
图 1. 安装尺寸图 ※推荐采用侧面安装,散热效果更佳!
直流电源地 直流电源正极.+18V～+60V 间任何值均可. 电机 U 端 电机 V 端 电机 W 端
3
电话:0755-26433338(20 线)
网址:www.leisai.com
电话:0755-26433338(20 线)
网址:www.leisai.com
4
3DM683 步进驱动器使用手册 Version 1.0A
3)232 通讯接口
可以通过专用串口电缆连接 PC 机或 STU 调试器, 禁止带电插拔.通过 STU 或在 PC 机软件 ProTuner 可以 进行客户所需要的细分和电流值,有效沿和单双脉冲等 设置,还可以进行共振点的消除调节.
3DM683 步进驱动器使用手册 Version 1.0A 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:
图2 端子号 1 2 3 4 5 6 符 号 NC +5V TxD GND RxD NC 电源正端 RS232 发送端 电源地 RS232 接收端 名 称
RS232 接口引脚排列 说 明
仅供外部 STU
0V
注意: 3DM683 与 PC 机, 文本显示器或 STU 伺服调试器连接的电缆必须为专用电缆 (视 用户情况随机附送)使用前请确认,以免发生损坏.
图 3. 输入接口电路(共阳极接法) 控制器集电极开路输出
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: 序号 1 2 3 4 闪烁次数 1 2 3 4 红色 LED 闪烁波形 故障说明 过流或相间短路故障 过压故障(电压>62VDC) 无定义 电机开路或接触不良故障 图 4. 输入接口电路(共阴极接法) 控制器 PNP 输出
电话:0755-26433338(20 线) 网址:www.leisai.com 电话:0755-26433338(20 线) 网址:www.leisai.com 6
2.控制信号接口电路
3DM683 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
5
3DM683 步进驱动器使用手册 Version 1.0A 注意:VCC 值为 5V 时,R 短接; VCC 值为 12V 时,R 为 1K,大于 1/8W 电阻; VCC 值为 24V 时,R 为 2K,大于 1/8W 电阻; 注意 R 必须接在控制器信号端.
3DM683 步进驱动器使用手册 Version 1.0A 升沿或下降沿触发有效;还可以设置单脉冲模式或双脉冲模式.双脉冲模式时,方向控制端 的信号必须保持在高电平或悬空.
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强电端子,带电的电机停止时仍有大电流流过线圈,拔插 P2 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.
图 5. 西门子 PLC 系统和驱动器共阳极的连接
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:
四,电流,细分拨码开关设定和参数自整定
3DM683 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:
动态电流设定 SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 细分精度设定 SW6 SW7 SW8
半流/全流模式设定/参数自整定
图 6. 时序图 注释:
1)t1:ENA(使能信号)应提前 DIR 至少 5μs,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. 控制信号模式设置
脉冲触发沿和单双脉冲选择:通过 PC 机软件 ProTuner 软件或 STU 调试器设置脉冲上
7 电话:0755-26433338(20 线) 网址:www.leisai.com
1.电流设定
1)工作(动态)电流设定
电话:0755-26433338(20 线) 网址:www.leisai.com 8
3DM683 步进驱动器使用手册 Version 1.0A 输出峰值电流 输出均值电流 SW1 off 2.3A 2.9A 3.5A 4.1A 4.6A 5.2A 5.9A on off on off on off on SW2 off off on on off off on on SW3 off off off off on on on on 当 SW1,SW2,SW3 设为 off off off 时,可以 通过上位机软件设定为 所需电流,默认 Ipeak 为 2.1A, 最大值为 8.3A, 分辨率为 0.1A. 电流自设定
3DM683 步进驱动器使用手册 Version 1.0A
3.参数自整定功能
若 SW4 在 1 秒内一次,驱动器便可自动完成电机参数和内部调节参数的自整定;在电 机,供电电压等条件发生变化时请进行一次自整定,否则,电机可能会运行不正常.注意此 时不能输入脉冲,方向信号也不应变化. 实现方法 1) SW4 由 on 拨到 off,然后在 1 秒内再由 off 拨回到 on; 实现方法 2) SW4 由 off 拨到 on,然后在 1 秒内再由 on 拨回到 off.
Default 3.2A 4.0A 4.9A 5.7A 6.4A 7.3A 8.3A
五,供电电源选择
电源电压在 DC20V-60V 之间都可以正常工作, 3DM683 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,电容可取 6800uF 或 10000uF.但注意 应使整流后电压纹波峰值不超过 60V.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.
2) 静止(静态)电流设定 静态电流可用 SW4 拨码开关设定,off 表示静态电流设为动态电流的一半,on 表示静态电流 与动态电流相同.一般用途中应将 SW4 设成 off,使得电机和驱动器的发热减少,可靠性提 高.脉冲串停止后约 0.4 秒左右电流自动减至一半左右(实际值的 60%) ,发热量理论上减至 36%. 3).细分设定 步数/转 Default 400 800 1600 3200 6400 12800 25600 1000 2000 4000 5000 8000 10000 20000 25000
9
SW5 on off on off on off on off on off on off on off on off
SW6 on on off off on on off off on on off off on on off off
SW7 on on on on off off off off on on on on off off off off
SW8 on on on on on on on on off off off off off off off off
微步细分说明
六,电机选配
3DM683 可以用来驱动 3,6 线的 3 相混合式步进电机,步距角为 1.2 度和 0.6 度的均可 适用.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. 请联系雷赛公司销售部(0755-26433338 或 E-MAIL:info@leisai.com)咨询电机选型的 具体办法!
当 SW5,SW6,SW7,SW8 都为 on 时,驱动器细分采 用驱动器内部默认细分数: 16;用户通过 PC 机软件 ProTuner 或 STU 调试器进 行细分数设置, 最小值为 1, 分辨率为 1,最大值为 512.
1.电机选配
1)确定负载转矩,传动比工作转速范围 T 电机=C(Jε+T 负载) 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.
电话:0755-26433338(20 线)
网址:www.leisai.com
电话:0755-26433338(20 线)
网址:www.leisai.com
10
3DM683 步进驱动器使用手册 Version 1.0A
3DM683 步进驱动器使用手册 Version 1.0A
七,典型接线案例
3ND683 配三相混合式步进电机接线方法如下图所示(若电机转向与期望转向不同时,仅交换 U,V, W 的任意两根线即可) : T(力矩)
T(力矩)
I-I
I+I I V(转速) 图 7. 矩频特性图
V-V
V+V V V(转速)
2.电机接线
3ND683 驱动器和三相混合式步进电机的连接采用三线制, 电机绕组有三角形和星形接法. 三角形接法时, 高速性能好,但驱动电流大(为电机绕组电流的 1.73 倍) ;星形接法时驱动器电流等于电机绕组电流, 如下图所述:
三角形接法
电机内部三角形接法 图 7. 电机接线
星形接法
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单与电流设定值有关,也与运动类型及停留时间有关.一般采用步进电机额定 电流值作为参考,最佳值应在此基础上调整.原则上如温度很低(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.
图 8. 3DM683 配三相混合式步进电机接法
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 时必须排出故障,重新上电复位. 2) 过压保护
11
电话: 0755-26433338 (20 线)
网址: www.leisai.com
电话: 0755-26433338 (20 线)
网址: www.leisai.com
12
3DM683 步进驱动器使用手册 Version 1.0A 3DM683 当输入电压高于 62V 时,驱动器红灯闪亮 2 次,且在 3 秒内反复闪亮.此时必须 排出故障,重新上电复位. 3) 电机开路保护 当电机开路或没有接时,驱动器驱动器红灯闪亮 4 次,且在 3 秒内反复闪亮.此时必须 排出故障,重新上电复位. △ 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!
3DM683 步进驱动器使用手册 Version 1.0A
2.驱动器常见问题答用户问
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 步进电机由于自身特有结构决定,出厂时都注明"电机固有步距角" (如 0.6°/1.2°, 表示半步工作每走一步转过的角度为 0.6°,整步时为 1.2°) .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. V= P*θe 360*m P:脉冲频率(Hz) m:细分数(整步为 1,半步为 2)
九,常见问题
1.应用中常见问题和处理方法
现象 可能问题
电源灯不亮 电机轴有力 细分太小
解决措施
检查供电电路,正常供电 脉冲信号弱,信号电流加大至 7-16mA 选对细分 选对电流 重新上电 此信号拉高或不接 未上电 任意交换电机三相中的任意两相接线(例如 U,V 交 换接线位置) 检查并接对 检查接线 检查电源 更换电机或驱动器 排除干扰 可靠接地 检查并接对 设对细分 加大电流 加速时间加长 选大扭矩电机 适当提高电压或电流
电机不转
电流设定是否太小 驱动器已保护 使能信号为低 对控制信号不反应
V:电机转速(r/s) θe:电机固有步距角 3)细分驱动器有何优点
电机转向错误
电机线接错 电机线有断路 电机线接错
●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. 如出现其它问题请与雷赛公司应用工程师联系: 电话:0755-26471182 传真:0755-26402718 E-mail:info@leisai.com
报警指示灯亮
电压过高或过低 电机或驱动器损坏 信号受干扰 屏蔽地未接或未接好
位置不准
电机线有断路 细分错误 电流偏小 加速时间太短
电机加速时堵 转
电机扭矩太小 电压偏低或电流太小
13
电话: 0755-26433338 (20 线)
网址: www.leisai.com
电话: 0755-26433338 (20 线)
网址: www.leisai.com
14
3DM683 步进驱动器使用手册 Version 1.0A
3DM683 步进驱动器使用手册 Version 1.0A
雷赛产品保修条款
1 一年保修期 雷赛公司对其产品的原材料和工艺缺陷提供从发货日起一年的质保. 在保修期内雷赛公 司为有缺陷的产品提供免费维修服务. 2 不属保修之列 ●不恰当的接线,如电源正负极接反和带电拔插 ●未经许可擅自更改内部器件 ●超出电气和环境要求使用 ●环境散热太差 3 维修流程 如需维修产品,将按下述流程处理: 1)发货前需致电雷赛公司客户服务人员获取返修许可号码; 2)随货附寄书面说明,说明返修驱动器的故障现象;故障发生时的电压,电流和使用环境等 情况;联系人的姓名,电话号码及邮寄地址等信息. 3)预付邮费寄至深圳市南山区登良路 25 号天安南油工业区二栋三楼雷赛机电技术开发有限 公司 邮编:518052. (返回邮费由雷赛公司支付)
4 保修限制 ●雷赛产品的保修范围限于产品的器件和工艺(即一致性) . ●雷赛公司不保证其产品能适合客户的具体用途,因为是否适合还与该用途的技术指标要求 和使用条件及环境有关. 5 维修要求 返修时请用户如实填写《维修报告》(此表可在 www.leisai.com 上下载或 Email: tech@leisai.com)以便于维修分析. 邮寄地址: 深圳市南山区登良路 25 号天安南油工业区二 栋三楼雷赛机电技术开发有限公司 邮编:518052
15
电话: 0755-26433338 (20 线)
网址: www.leisai.com
电话: 0755-26433338 (20 线)
网址: www.leisai.com
16