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直流伺服电机驱动器

SD-M4805直流伺服驱动器

一.产品特性

1.       采用32位高速DSP芯片。

2.       FOC场定向矢量控制,支持位置/速度闭环。

3.       位置模式支持指令脉冲+方向 或 正交脉冲信号。

4.       速度模式支持PWM占空比信号 或 4~20ma电流 或 0.6~3V电压信号控制。

5.       16位电子齿轮功能,1~65535 / 1~65535

6.       供电电压+20V~50V。支持50~500W交流伺服电机。

7.       支持串口(modbus协议RTU模式)控制方式。串口(TTL电平)控制方式,可以设定驱动器地址,简化控制系统。也可以直接通过PC机控制,并提供PC机测试软件。

8.       具有欠压,过压,堵转,过热保护。

二.驱动器控制方式简介

1. 脉冲控制模式接线图


2. 指令脉冲+方向位置控制模式



指令脉冲数 = 电机运行的步数 * 电子齿轮

指令脉冲频率 = (电机运行的转速/60) * 电子齿轮 * 编码器线速

例如:电机需要运行1.5圈,编码器线数为1000, 电子齿轮设置为2/1, 需要转速为1500R/MIN

指令脉冲数 = 1.5*1000 /( 2/1) = 750;

指令脉冲频率 = (1500 / 60 ) * 1000 / (2/1)   = 12.5K

注:改变DIR方向,应提前脉冲5US以上。

3. 正交指令脉冲位置控制模式

这种模式可以用于编码器跟随,如一个轴接了编码器,将编码器输出接到驱动器,驱动器就能控制电机,按输入编码器的信号,随动于控制的编码器。

正转脉冲:

指令脉冲数 =  PU 脉冲的个数

电机转动的方向:PU上升沿超前DIR上升沿 为正转。PU上升沿滞后DIR上升沿 为反转。



4. PWM占空比速度控制模式



通过给PU的脉冲的咱空比来控制转速,占空比转速范围10%~90%代表0~3000R/MIN。给PU的频率为1K±10%

PU占空比 = (目标转速/3000* 80% + 10%

例如:需要转速2000

PU占空比 = (2000/3000) * 0.8 + 0.1 = 63.3%

 

5. 电压或电流信号速度控制模式

       通过给V-INGND之间电压或电流信号以控制转速。4mA~20mA(或0.6~3V)信号对应0~3000RPM.

       如果需要电位器控制转速,按下图接线。

5V , GND , V_IN都接在驱动器的UART端子上。

三. 驱动器接口

1. 控制信号接口

名称

功能

PU+(+5V)

脉冲控制信号:脉冲上升沿有效;PU-高电平时45V,低电平时 00.5V

为了可靠响应脉冲信号,脉冲宽度应大于 1.2μs。如采用+12V +24V 时需串电阻。

PU-(PU)

DIR+(+5V)

方向信号:高/低电平信号,为保证电机可靠换向,方向信号应先于脉冲信号

至少 5μs 建立。DIR-高电平时45V,低电平时00.5V 

DIR-(DIR)

EN+(+5V)

使能信号:此输入信号用于使能或禁止。ENA+ +5VENA-接低电平(或内部光耦导通)时,驱动器将切断电机各相的电流使电机处于自由状态,此时

脉冲不被响应。当不需用此功能时,使能信号端悬空即可。

EN-(EN)

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:



2. 强电接口

名称

功能

+V

直流电源正极,+24V~+48V,电压过高或过低都会引起驱动器报警停机。

GND

直流电源地。

U

电机 U 相线圈。

V

电机 V 相线圈。

W

电机 W 相线圈。

3. 电机信号接口

端子号

符号

功能

1

A+

编码器A相正

2

B+

编码器B相正

3

GND

+5v电源地

4

HALL_W

磁极信号W

5

HALL_U

磁极信号U

6

PG

外壳

7

Z+

编码器Z相正

8

Z-

编码器Z相负

9

HALL_V

磁极信号V

10

NC

无连接

11

A-

编码器A相负

12

B-

编码器B相负

13

+5V

+5v电源,给传感器供电

14

NC

无连接

15

NC

无连接

4. 串口通信接口

可以通过专用串口电缆连接 PC 机。通过提供的上位机软件可以设置驱动器参数,和测试驱动器,并提供一些诊断信息,来排除驱动器故障。

端子号

符号

功能

1

GND

信号地

2

RX

驱动器串口发送端(TTL电平)

3

TX

驱动器串口接收端(TTL电平)

4

+5V

外供5V 最大100mA(可定制为NPN输出报警信号)

5

V_in

调速电压信号输入

5. DIP开关

功能选择:

SW1

SW2

模式

控制方式

OFF

OFF

位置模式

脉冲+方向

OFF

ON

位置模式

编码器跟随

ON

OFF

速度模式

PWM占空比

ON

ON

速度模式

4~20MA 0.6~3V

6. 状态指示与报警

开机后红灯绿灯都亮一次,用于检验LED是否工作正常。而后绿灯亮,红灯灭为正常状态。如果遇到报警状态,可以通过红色闪烁来判断原因,也可以通过modbus读取报警代码。

报警代码

红灯闪烁

报警原因

报警处理

0x10

一长闪

系统高温报警 >60

继续运行

0x20

二长闪

flash失败

继续运行

0x11

一长闪一短闪

系统过热报警 >90

停机 温度降至70℃以下继续运行

0x12

一长闪二短闪

系统堵转报警

停机 重新开机 MODBUS写入EN使能后继续运行

0x13

一长闪三短闪

系统欠压报警 <20V

停机 电压超过20V继续运行

0x14

一长闪四短闪

失速报警,负载过重

停机 重新上电

四.参数调试

根据电机所接负载不同,参数需要调整才能达到最佳效果。

大惯性负载调试过程如下

1. 电机接上负载后,给一个高速定位脉冲(或通过上位机设定),到达指定位置后,如果出现过冲(既电机到指定位置后会往回转一小段距离)或低速的来回抖动,说明电机参数刚性不足。加大 速度环kp 减小 速度环KI。

2. 再按步骤1运行,如果仍然存在过冲或来回抖动,继续加大 速度环kp 减小 速度环KI 。如果上两个参数都已经到最值。则说明负载惯性太大,电机无法按指定加减速曲线运行,此时减小 位置环KP,此参数减小后,会使得减速曲线平缓,不至于过冲或来回抖动。

小惯性负载调试过程如下

1. 电机接上负载后,给一个高速定位脉冲(或通过上位机设定),到达指定位置后,如果出现电机轴快速振荡(在一个很小的位置范围内快速振荡),说明电机参数刚性过大。减小 速度环kp 加大 速度环KI。

2. 再按步骤1运行,如果仍然存在快速振荡,继续减小 速度环kp 加大 速度环KI 。位置环KP 值越大,减速越快,能更快的完成定位,但是值过大就会引起振荡,所以在振荡值*0.7~0.8作为位置环KP较为合适。



五. 常见问题处理

1. 如果脉冲控制端口DIR导通方向和我所需要的方向不同怎么改?

答:可以通过上位机来设置DIR的极性,接上上位机后,modbus使能写1 DIR极性 写 0. 最后参数保存标志写1. 重新上电即可。

2. 如果给电机定位停止后会往回走一小段怎么解决?

答:说明电机刚性不够,可以通过上位机修改参数来解决。提高速度环KP的值,减小速度环KI的值,如果依然不够,就减小位置环KP的值。

3. 如果电机停止后电机会高频振动怎么解决?

答:说明电机刚性太高,可以通过上位机修改参数来解决。减小速度环KP的值,加大速度环KI的值。



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