驅動器是把計算機控制系統提供的弱電信號放大為步進電機能夠接受的強電流信號,控制系統提供給驅動器的信號主要有以下三路:
1.步進脈沖信號CP:這是最重要的一路信號,因為步進電機驅動器的原理就是要把控制系統發出的脈沖信號轉化為步進電機的角位移,或者說:驅動器每接受一個脈沖信號CP,就驅動步進電機旋轉一步距角, CP的頻率和步進電機的轉速成正比, CP的脈沖個數決定了步進電機旋轉的角度。這樣,控制系統通過脈沖信號CP就可以達到電機調速和定位的目的。
2.方向電平信號DIR:此信號決定電機的旋轉方向。比如說,此信號為高電平時電機為順時針旋轉,此信號為低電平時電機則為反方向逆時針旋轉。此種換向方式,我們稱之為單脈沖方式。另外,還有一種雙脈沖換向方式:驅動器接受兩路脈沖信號(標注為CW和CCW),當其中一路(如CW)有脈沖信號時,電機正向運行,當另一路(如CCW)有脈沖信號時,電機反向運行。用戶使用何種方式,由撥位開關設定。
3. 使能信號EN:此信號在不連接時默認為有效狀態,這時驅動器正常工作。當此信號回路導通時,驅動器停止工作,這時電機處于無力矩狀態(等同于本公司SH系列驅動器的FREE信號),此信號為選用信號。
為了使控制系統和驅動器能夠正常的通信,避免相互干擾,我們在驅動器內部采用光耦器件對輸入信號進行隔離,三路信號的內部接口電路相同,常用的連接方式為①共陽方式:把CP+、DIR+和EN+接在一起作為共陽端接外部系統的+5V,脈沖信號接入CP-端,方向信號接入DIR-端,使能信號接入EN-端;②共陰方式:把CP-、DIR-和EN-接在一起作為共陰端接外部系統的GND,脈沖信號接入CP+端,方向信號接入DIR+端,使能信號接入EN+端;③差動方式:直接連接。
驅動器輸入信號內部接口示意圖
如果驅動器輸入信號為電壓信號,要求:3.6V≤高電平≤5.5V; -5.5V≤低電平≤0.3V,最常用的為TTL電平。
如果驅動器輸入信號為電流信號,要求:7mA≤高電流≤18mA; -18mA≤低電流≤0.2mA。
不管是電壓信號還是電流信號,最終轉化為光耦器件的輸入電流以達到信號傳輸的目的(參考上圖),如果電壓信號的幅值超出以上要求的范圍須在外部另加限流電阻R,保證給驅動器內部光耦提供7-18mA的驅動電流,參見下圖和下表。
步進電機的運行是由脈沖信號控制的,步進電機在脈沖信號的有效沿到來的時刻移動一個步距角,本系列驅動器的有效沿是指:脈沖信號電流“由小到大”的時刻,或者說脈沖電平“由低到高”的時刻,或者說是驅動器內部光耦“由截止到打開”的時刻。
脈沖信號的頻率要求不大于200KHz;
脈沖信號的寬度要求不小于2μS。
脈沖信號的驅動電流要求為7-18mA
電機換向時,一定要在電機降速停止后再換向。換向信號要求在前一個方向的最后一個脈沖有效沿結束至少5μS以上才能改變換向信號,且不滯后下一個脈沖信號的有效沿。
如果使用雙脈沖CW/CCW方式,則要求下一個方向的第一個脈沖(如CCW)在前一個方向的最后一個脈沖(CW)有效沿后至少5μs才能有效。