CVD 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器說明

CVD 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器是 PKP 系列高扭矩步進(jìn)電機(jī)的推薦驅(qū)動(dòng)器，因?yàn)樗軌蛟谡麄€(gè)速度范圍內(nèi)降低振動(dòng)并提高扭矩性能。最新更新包括增加 RS-485 通信和 MEXE02 軟件支持。

工程師應(yīng)考慮同一制造商生產(chǎn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的原因之一是制造商對(duì)這兩種產(chǎn)品的獨(dú)特了解，可用于提高性能。一個(gè)例子是 CVD 驅(qū)動(dòng)器的電流補(bǔ)償控制。該功能將實(shí)際電機(jī)繞組數(shù)據(jù)與獨(dú)特的驅(qū)動(dòng)算法相結(jié)合，以降低振動(dòng)。

通過先進(jìn)的微步控制實(shí)現(xiàn)最低的振動(dòng)和噪音

顯著提高微步進(jìn)時(shí)的位置精度

雙極配置的最高扭矩（4 根引線）

具有節(jié)省空間的 FET 的小型、薄型微步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器

24 VDC 輸入 / 0.5A 至 4.5A

在第一部分，我將簡(jiǎn)要解釋 CVK 系列的一些獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。在第二部分中，我將介紹四種主要類型的 CVD 驅(qū)動(dòng)器以及每種類型提供的產(chǎn)品變體。

CVK 系列最初于 2014 年作為步進(jìn)電機(jī)和雙極微步驅(qū)動(dòng)器封裝型號(hào)推出，其中包括 PKP 系列步進(jìn)電機(jī)和 CVD 驅(qū)動(dòng)器。緊湊型板級(jí) CVD 驅(qū)動(dòng)器專為提高 PKP 系列步進(jìn)電機(jī)的扭矩和精度而設(shè)計(jì)，同時(shí)最大限度地減少不同類型的振動(dòng)并提高精度。CVD 驅(qū)動(dòng)器還可以與其他 4 引線步進(jìn)電機(jī)配合使用。

最低的振動(dòng)性能

CVD 驅(qū)動(dòng)器的與眾不同之處在于它們提供多種功能以最大限度地減少不同類型的振動(dòng)。它對(duì)振動(dòng)進(jìn)行分類的方式是按速度范圍。在下面的速度-扭矩曲線中，您可以觀察 Y 軸上的振動(dòng)水平（以電壓測(cè)量）和 X 軸上的速度范圍。黑線表示傳統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)（如我們已停產(chǎn)的 CMK 系列或 CSK 系列步進(jìn)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器）的性能。綠線代表 PKP 系列步進(jìn)電機(jī)和 CVD 驅(qū)動(dòng)器的 性能。

憑借 Oriental Motor 獨(dú)特的Smooth Drive算法，驅(qū)動(dòng)器在整個(gè)速度范圍內(nèi)以每整步 2048 步（2 相 1.8°；5 相 0.72°）自動(dòng)微步。此功能的好處是控制器脈沖輸出分辨率可以保持在整步，而電機(jī)以平滑的微步性能運(yùn)行。這是更新后的 Smooth Drive 功能（以前每整步只有 16 微步）。

Smooth Drive功能可有效減少 50 RPM 或以下時(shí)由步進(jìn)運(yùn)動(dòng)引起的振動(dòng)。 此外，電流相位校正可將共振頻率和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)引起的 50~200 RPM 的振動(dòng)降至最低。 此外，振動(dòng)抑制控制可將反電動(dòng)勢(shì)引起的 500 RPM 及以上的振動(dòng)降至最低。

如上圖所示，CVD 驅(qū)動(dòng)器還利用全時(shí)數(shù)字電流控制器來簡(jiǎn)化電流設(shè)置并改進(jìn)電流波形控制。在過去的驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)中，一個(gè)電流檢測(cè)器用于電機(jī)的所有相位。在 CVD 驅(qū)動(dòng)器中，每一相都有自己的電流檢測(cè)器。這提高了所有電機(jī)相位的電流均勻性。通過輸出均勻的正弦電流波形（正弦波驅(qū)動(dòng)），與梯形波驅(qū)動(dòng)相比，精度得到提高。

振動(dòng)特性不變；即使改變了步進(jìn)角。這是東方電機(jī)獨(dú)特的電流控制能力的結(jié)果。下圖顯示了步進(jìn)電機(jī)表現(xiàn)出的 3 種類型的共振/振動(dòng)，以及當(dāng)所有振動(dòng)抑制功能都處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)它們降低了多少。

1. 低速在0~50 RPM之間發(fā)生振動(dòng)（原因：步進(jìn)運(yùn)動(dòng)）
2. 中速振動(dòng)50~200 RPM（原因：共振和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)）
3. 500 RPM及以上（原因：反電動(dòng)勢(shì)）

為了獲得更高的定位精度，尤其是微步進(jìn)時(shí)，建議使用 5 相 0.72°/0.36° 步進(jìn)電機(jī)。如果需要更高的精度，建議使用高分辨率型步進(jìn)電機(jī)。

標(biāo)準(zhǔn) 1.8° 和 0.72° PKP 系列標(biāo)準(zhǔn)步進(jìn)電機(jī)的停止精度規(guī)格為 +/-0.05°，高分辨率步進(jìn)電機(jī)的停止精度規(guī)格為 +/-0.034°。高分辨率步進(jìn)電機(jī)的高齒轉(zhuǎn)子實(shí)際上使電機(jī)更精確。

CVD 驅(qū)動(dòng)器可用于 2 相和 5 相步進(jìn)電機(jī)。2 相步進(jìn)電機(jī)是最常見的，而 5 相步進(jìn)電機(jī)專為要求低噪音和振動(dòng)的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。對(duì)于相同的框架尺寸和堆疊長(zhǎng)度，帶有 CVD 驅(qū)動(dòng)器的 2 相步進(jìn)電機(jī)將提供更多的低速扭矩，而帶有 CVD 驅(qū)動(dòng)器的 5 相步進(jìn)電機(jī)將提供更大的高速扭矩。

使用 CVD 驅(qū)動(dòng)器，可以輕松地從 2 相升級(jí)到 5 相，因?yàn)轵?qū)動(dòng)器尺寸相同。

CVD 驅(qū)動(dòng)器還提高了電源效率。最高功率效率出現(xiàn)在大約 175 RPM 時(shí)。在這一點(diǎn)上，功率損耗比過去的設(shè)計(jì)減少了 75%。

由于 CVD 驅(qū)動(dòng)器的所有緊湊性、可用變體、平滑驅(qū)動(dòng)、振動(dòng)抑制功能以及它能夠參考電機(jī)數(shù)據(jù)這一事實(shí)，Oriental Motor 認(rèn)為 CVD 驅(qū)動(dòng)器是用于 PKP 系列步進(jìn)電機(jī)的業(yè)界頂級(jí)性能驅(qū)動(dòng)器。

分辨率選擇

還有另一個(gè) dip 開關(guān)可以從 32 個(gè)分辨率設(shè)置中進(jìn)行選擇（16 個(gè)用于 2 相；16 個(gè)用于 5 相）。

散熱器是可選的

CVD 驅(qū)動(dòng)器普遍存在的一個(gè)獨(dú)特優(yōu)勢(shì)是散熱器是可選的。金屬安裝板實(shí)際上是為了安裝；不適用于散熱器。CVD 驅(qū)動(dòng)器利用低損耗 FET 和優(yōu)化的 PCB 走線以實(shí)現(xiàn)更好的散熱。我稍后會(huì)解釋更多。

當(dāng)我們最初發(fā)布 CVD 驅(qū)動(dòng)器時(shí)，只提供一種類型的驅(qū)動(dòng)器 - 脈沖輸入類型。多年來，我們擴(kuò)大了產(chǎn)品范圍，總共包括四種類型和其中的各種變體。有關(guān)最新的 CVD 驅(qū)動(dòng)程序系列，請(qǐng)參閱我們的網(wǎng)站。

脈沖輸入型

僅董事會(huì)

安裝板

直角

RS-485通訊類型

安裝板

SC型（速度控制型）

內(nèi)置脈沖發(fā)生器

S型（基板安裝型）

I/O設(shè)定或SPI通訊

1. 脈沖輸入型

除了緊湊之外，CVD 脈沖輸入型驅(qū)動(dòng)器是最傳統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器類型。驅(qū)動(dòng)器的 I/O 在 1 脈沖模式下包括“脈沖”和“方向”輸入指定，并且相同的輸入切換到 2 脈沖模式下的“CW”和“CCW”輸入指定。控制器通常連接到這些輸入并為電機(jī)提供命令信號(hào)。雖然脈沖數(shù)準(zhǔn)確地控制電機(jī)運(yùn)行多遠(yuǎn)和多快，但脈沖頻率 (Hz) 控制其速度。

可選擇的步進(jìn)角和微步濾波器控制

2 種安裝類型和連接器配置

警報(bào)器

24 VDC 輸入 / 0.5A 至 4.5A

CVD 脈沖輸入型驅(qū)動(dòng)器有兩種變體：僅板和安裝板。這些變化更多地與安裝和安裝有關(guān)。脈沖輸入驅(qū)動(dòng)器變體之間沒有關(guān)鍵的功能差異。

僅限董事會(huì)

這是直接通過 4 個(gè)螺栓孔安裝且不需要散熱器的脈沖輸入型驅(qū)動(dòng)器的變體。使用高效組件（低損耗 FET）和更好的散熱特性（優(yōu)化跟蹤）有助于實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

安裝板

這個(gè)和板子之間有兩個(gè)區(qū)別。首先，明顯的區(qū)別是增加了安裝板，更容易安裝。其次，連接器現(xiàn)在是水平方向而不是垂直方向。

2、RS-485通訊方式

這是2021 年發(fā)布的最新型CVD 驅(qū)動(dòng)器。與脈沖輸入型驅(qū)動(dòng)器的關(guān)鍵功能差異如下所列。

內(nèi)置存儲(chǔ)數(shù)據(jù)控制器

可存儲(chǔ) 256 個(gè)運(yùn)動(dòng)曲線

RS-485 通信 - 在 RS-485 網(wǎng)絡(luò)中最多可連接 31 個(gè)驅(qū)動(dòng)器

MEXE02 軟件 - 使用 GUI 軟件更輕松地進(jìn)行數(shù)據(jù)、參數(shù)設(shè)置

內(nèi)置存儲(chǔ)數(shù)據(jù)功能 - 有助于簡(jiǎn)化編程

更多I/O——滿足更多應(yīng)用需求

主要更新包括明顯的RS-485 通信和與通用MEXE02 支持軟件的兼容性。

通過 RS-485 網(wǎng)絡(luò)，最多可以將 31 個(gè)驅(qū)動(dòng)器連接在一起。布線被最小化，僅通信而不是 I/O，并且可以改進(jìn)主機(jī)控制器和驅(qū)動(dòng)器之間的通信。

使用 MEXE02 軟件，就像按下簡(jiǎn)單按鈕一樣。這意味著驅(qū)動(dòng)程序現(xiàn)在包含一個(gè)內(nèi)置控制器。這意味著不需要外部脈沖發(fā)生器。借助 Oriental Motor 的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)操作，例如點(diǎn)動(dòng)、連續(xù)、定位、自動(dòng)順序操作及其 AREA 輸出，可以在幾分鐘內(nèi)（如果您熟悉，則為幾秒）對(duì)高級(jí)運(yùn)動(dòng)序列進(jìn)行編程。

例如，自動(dòng)順序操作允許用戶僅通過一個(gè) START 信號(hào)“鏈接”多達(dá) 256 個(gè)運(yùn)動(dòng)曲線序列。

RS-485 通信類型驅(qū)動(dòng)程序滿足我們對(duì) CVD 驅(qū)動(dòng)程序的最新更新，該驅(qū)動(dòng)程序改進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)連接和 GUI 軟件的操作。如果您有改進(jìn)我們產(chǎn)品的建議，請(qǐng)?jiān)谙路桨l(fā)表評(píng)論。

RS-485通信方式有兩種。請(qǐng)看下面。

安裝板

安裝板變體的電機(jī)、電源和 I/O 連接器垂直面向。

安裝板（直角）

安裝板（直角）版本的電機(jī)、電源和 I/O 連接器水平面對(duì)。

3.SC型

“SC Type”中的“SC”意為“速度控制”。這實(shí)際上是 CVD 系列驅(qū)動(dòng)器的簡(jiǎn)化版本，旨在在速度控制應(yīng)用中運(yùn)行步進(jìn)電機(jī)。目前，SC 型驅(qū)動(dòng)器僅適用于 5 相電機(jī)。

無需脈沖發(fā)生器

可以設(shè)置 2 種速度

緊湊型高扭矩步進(jìn)電機(jī)

改進(jìn)的停止位置重復(fù)性

即使在停止時(shí)也能保持扭矩

可以連續(xù)工作

*需要電機(jī)電纜（單獨(dú)出售）

該驅(qū)動(dòng)程序?qū)橐环N或兩種速度操作而設(shè)計(jì)，因此它可能最適合只需要兩種存儲(chǔ)速度設(shè)置的應(yīng)用。該驅(qū)動(dòng)器的好處是降低了成本并最大限度地減少了占地面積。盡管可以連續(xù)運(yùn)行，但步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生的熱量在靠近可能受熱不利影響的材料（例如用于研究的生物樣品）時(shí)可能并不理想。

4.S型

S 型 CVD 驅(qū)動(dòng)器與其他驅(qū)動(dòng)器不同。S 型是最小的 CVD 驅(qū)動(dòng)器，為設(shè)計(jì)自己的驅(qū)動(dòng)器的工程師提供了捷徑。這些驅(qū)動(dòng)器可以很容易地安裝在更大的板上以進(jìn)行多軸控制。與其他 CVD 驅(qū)動(dòng)器類似，I/O 引腳可以垂直或水平定向以適應(yīng)不同的驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)。

電流設(shè)定范圍：0.5A ~ 2.8A

32 個(gè)電機(jī)分辨率設(shè)置（16 個(gè)用于 2 相，16 個(gè)用于 5 相）

驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需的所有功能都配備在驅(qū)動(dòng)器中

只需在主板上添加一個(gè)鋁電解電容器

基本性能與CVK系列相同

聯(lián)系銷售人員了解定價(jià)和交貨時(shí)間

由于該產(chǎn)品專為自行設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)板的高級(jí)用戶設(shè)計(jì)，因此不在網(wǎng)上銷售。建議在購買前與我們的技術(shù)支持工程師進(jìn)行產(chǎn)品咨詢。

板裝型驅(qū)動(dòng)模塊 - 水平安裝

這種變化包括水平引腳，它們與電路板成直角。

板裝型驅(qū)動(dòng)模塊 - 垂直安裝

此變體包括垂直引腳，它們與電路板的方向相同。

下表描述了“H”和“V”驅(qū)動(dòng)器變體的不同之處。

對(duì)于以上兩種產(chǎn)品變體，用戶還可以選擇I/O 設(shè)置或SPI 通信。I/O setting driver 是為單純想用I/O操作驅(qū)動(dòng)的用戶準(zhǔn)備的。SPI 通信驅(qū)動(dòng)程序適用于希望使用板級(jí)通信來設(shè)置某些參數(shù)的用戶。

要了解有關(guān) SPI 的更多信息，請(qǐng)?jiān)L問此處的維基百科鏈接。

如果您想了解有關(guān) S 型驅(qū)動(dòng)器的更多信息，請(qǐng)參閱此處的白皮書，了解其開發(fā)過程。

審核編輯黃宇