SR3-mini
步进电机驱动器
用户手册
上海安浦鸣志自动化设备有限公司
版本:1.0
6/9/2015
SR3-mini 用户手册
目录
1 产品介绍 ...................................................................................... 3
1.1
1.2
1.3
1.4
概述....................................................................................................3
特性....................................................................................................3
功能框图 ............................................................................................4
安全须知 ............................................................................................5
2 开始前的准备 ............................................................................... 6
2.1 安装硬件 ............................................................................................6
2.2 选择合适的电源..................................................................................7
2.2.1 选择电源电压 ...............................................................................................7
2.2.2 选择电源电流 ...............................................................................................9
3 安装及接线 ................................................................................ 12
3.1 连接电源 ..........................................................................................12
3.2 连接输入 & 输出 ...............................................................................13
3.2.1 连接引脚图.................................................................................................13
3.2.2 脉冲方向输入 .............................................................................................13
3.2.3 使能输入 ....................................................................................................14
4 开关选择 .................................................................................... 15
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
运行电流 ..........................................................................................15
空闲电流 ..........................................................................................16
细分设置 ..........................................................................................16
自测模式 ..........................................................................................17
细分插补 ..........................................................................................17
控制模式 ..........................................................................................17
步进噪音滤波 ...................................................................................17
电机选择 ..........................................................................................18
6.1
6.2
6.3
6.4
机械尺寸 ..........................................................................................19
技术规格 ..........................................................................................20
力矩曲线 ..........................................................................................21
散热..................................................................................................22
5 错误代码 .................................................................................... 18
6 参考资料 .................................................................................... 19
7 联系 MOONS’ ......................................................................... 23
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SR3-mini 用户手册
1 产品介绍
感谢您选择鸣志SR3-mini步进电机驱动器产品。希望我们产品优越的性能、优异的质量和优秀的性
价比可以帮助您成功的完成运动控制项目。
1.1 概述
SR3-mini是基于PID电流控制算法设计的高性能、细分型步进电机驱动器产品,具有优越的性能表
现,高速大力矩输出,低噪音,低振动,许多配置参数为拨码开关可选。
1.2 特性
• 供电电源
12 - 48V的直流电源
• 输出电流
拨码开关设定,3位开关选择,最大3A
• 输入
3 路光电隔离数字输入,兼容5 -24V电平
• 速度范围
最高可达3000 rpm
• 空闲电流
拨码开关选择,在电机停止运行后1.0秒电流会自动减为额定电流的
50%或90%
• 自测模式
电机以1转每秒的速度做正反转往复运动,拨码开关选择,ON时启
用,OFF时关闭
• 细分设置
拨码开关选择,16种细分:200,400,800,1600,3200,6400,
12800,25600,1000,2000,4000,5000,6000,8000,
10000,20000 步/转
• 控制模式
脉冲方向模式和双脉冲模式
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SR3-mini 用户手册
1.3 功能框图
SR3-mini
Block Diagram
Input Filter
Control Mode
Smoothing Filter
Self Test
STEP+
STEPDIR+
DIREN+
EN-
I/O Connector
12-48 VDC
External
Power Supply
Power
Connector
Step Res 4
Step Res 3
Step Res 2
Step Res 1
Idel Current
Current Level 3
Current Level 2
Current Level 1
3.3VDC
Internal
Logic
Supply
Voltage
Temp
Det.
GND
MOSFET
PWM
Power
Amplifier
+12 to 48VDC
Optical
Iso
Digital
Filter
Software
Filter
Optical
Iso
Digital
Filter
Software
Filter
Optical
Iso
Digital
Filter
Software
Filter
DSP
Driver
Controller
Over
Current
Det.
Status
I/O 配置
STEP(5-24V)
: 脉冲输入
: CW脉冲
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DIR(5-24V)
: 方向输入
: CCW脉冲
EN(5-24V)
: 使能输入
: 清除报警
4
motor
SR3-mini 用户手册
1.4 安全须知
本产品的运输、安装、使用或维修必须由具备专业资格并熟悉以上操作的人员进行。
为了最大程度的减少潜在的安全隐患,您使用这个设备时应该遵守所有的当地及全国性的安全规
范,不同的地区有着不同的安规条例,您应该确保设备的安装及使用符合您所在地区的规范。
系统错误也可能造成设备的损坏或者人身伤害。我们不保证此产品适合您的特定应用,我们也无法
为您系统设计的可靠性承担责任。
在安装及使用前请务必阅读所有的相关文档,不正确的使用会造成设备损坏或者人身伤害,安装时
请严格遵守相关技术要求。
请务必确认系统各设备的接地,非接地的系统无法保证用电安全。
该产品内部的某些元器件可能会因为受到外部静电影响而损坏。操作人员接触产品前应保证自身无
静电,避免接触易带静电的物体(化学纤维、塑料薄膜等)。将产品放在可导电的平面上。
如果您的设备放在控制柜中,请在运行过程中关闭控制柜外盖或柜门,否则有可能造成设备损坏或
人身伤害。
运行过程中,根据不同的周边设备保护等级,产品可能完全失效或者表面发热巨大。即使电机不运
转的时候,电源及控制电缆也有可能带有较高电压。
严禁在系统运行的时候热插拔电缆,因热插拔产生的电弧对于操作人员和设备都有可能产生危害。
关电后请至少等待10秒钟再接触产品或移除接线。容性器件在断电后仍可能储存造成危险的电能,
需要一定时间来释放。为了确保安全,可以在接触产品前用万用表测量一下。
请遵守本手册提出的重要安全提示,包括对于潜在的安全危险给出明确的警示符号,在安装、运行
及维护前应阅读及熟悉这些说明。次段文字的目的旨在告知使用者必要的安全须知以及减小存在危
及人身和设备安全的风险。对于安全预防重要性的错误估计可能会造成严重的损失,或者造成设备
无法使用。
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SR3-mini 用户手册
2 开始前的准备
使用SR3-mini 驱动器,您需要进行如下准备:
• 一个12 - 48V 的直流电源,请阅读下文标题为“选择合适的电源”的章节,以帮助您选择正确
的电源
• 脉冲方向信号
• 一把小的一字螺丝刀用于拧紧连接器螺钉
2.1 安装硬件
SR3-mini 驱动器的安装环境必须具有良好的散热条件及空气流通。SR3-mini 驱动器周围必须留有
足够的空间以保证空气流通。
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•
不要在潮湿环境中使用
•
不要在可能引起电路短路的环境中使用
•
始终保持周围良好的空气流通
6
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2.2 选择合适的电源
在选择电源时,最重要的是合理考虑实际应用中的电压和电流的需求。
2.2.1 选择电源电压
SR3-mini 驱动器在使用12~48V直流电压供电时有最佳表现。电压的选择取决于所需要的运行力矩
以及可以接受的驱动器发热量(驱动器过热会自我保护)。较高的电源电压可以提高电机的高速性
能,但同时也会增加SR3-mini 的发热量。因此,选择的电源电压越接近驱动器标称的上限值,允
许用户使用的运行占空比(运转和停止的时间比例)就越小,即允许客户连续运行电机的时间就越
小,否则将出现驱动器过热而自我保护。
SR3-mini 驱动器允许的最大工作电压范围是10~53V直流电压。当SR3-mini 在12V直流电压供电
时,电源输入端建议并联较大的稳压电容,以防止电源电压不稳定导致驱动器低压报警。另外,稳
压电容还可以吸收电源线上的电流尖峰,防止驱动器误保护。 当电源电压低于12V时,SR3-mini的
工作可能会不可靠。请勿将SR3-mini 工作在低于10V的直流电压下,否则驱动器会低压报警,但这
个报警不会停止SR3-mini 的工作。
当驱动器使用稳压电源供电,且供电电压接近53V时,电源输入端建议采取电压钳位措施,以免发
生供电电压高于53V,驱动器过压报警而停止SR3-mini工作的情况。推荐使用鸣志的反电势钳位吸
收模块RC880。当驱动器使用非稳压电源供电时,请确保电源的空载输出电压值不高于直流53V。
以下各曲线显示了SR3-mini驱动器在不同供电电压、不同电机转速及电机空载情况下,电源处需要
的功耗值。请查找章节6.4“驱动器的发热”获取更多关于产品运行占空比及温升信息。
SR3-mini 电机17HD6426-06N 电源功耗VS电机转速
驱动电流1.65A, 电机满载, 环境温度40°C
将电机安装在60x65x6(mm) 规格的散热铝板上
60
12V 电压下
24V 电压下
48V 电压下
Power Supply (Watts)
50
40
30
20
10
0
0
10
20
30
40
50
Speed (RPS)
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SR3-mini 电机23HS2449-01 电源功耗VS电机转速
驱动电流2.25A, 电机满载, 环境温度40°C
将电机安装在200x200x5(mm) 规格的散热铝板上
60
12V 电压下
24V 电压下
48V 电压下
Power Supply (Watts)
50
40
30
20
10
0
0
10
20
30
Speed (RPS)
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40
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2.2.2 选择电源电流
SR3-mini 驱动器工作在不同供电电压下所需的电源输入电流已标示在下图曲线上。通常情况下,驱
动器电源的输入电流要比驱动电机的电流小,这个因为驱动器本身实现了电源转换功能,即驱动器
将一个高电压低电流信号通过功率开关放大转换成一个低电压高电流信号。电机绕阻的额定电压往
往很小,当驱动器的供电电压越高于电机绕阻的额定电压时,驱动器所需的电源输入电流就越小。
比如,相同负载及速转情况下,驱动器工作在48V供电时,电源处输入电流值大约是其工作在24V
供电时的一半。
同时,电源输入电流的大小还与电机运行时转速及负载有关,因此对于具体的应用场合,用户还需
进行特定的分析和估算。
SR3-mini 电机17HD6426-06N 电源供电电流
(供电电压12V, 驱动电流1.65A)
0.6
1.4
1.2
1
0.4
0.8
0.3
0.6
0.2
0.4
0.1
0
力矩
Amps
Torque(N.m)
0.5
供电电流(满载)
供电电流(空载)
0.2
0
10
20
30
40
50
0
Speed(RPS)
SR3-mini 电机17HD6426-06N 电源供电电流
(供电电压24V, 驱动电流1.65A)
0.6
1.4
1.2
1
0.4
0.8
0.3
0.6
0.2
0.4
0.1
0
力矩
Amps
Torque(N.m)
0.5
供电电流(满载)
供电电流(空载)
0.2
0
10
20
30
40
50
0
Speed(RPS)
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SR3-mini 电机17HD6426-06N 电源供电电流
(供电电压48V, 驱动电流1.65A)
0.6
1.4
1.2
1
0.4
0.8
0.3
0.6
0.2
0.4
0.1
0
力矩
Amps
Torque(N.m)
0.5
供电电流(满载)
供电电流(空载)
0.2
0
10
20
30
40
50
0
Speed(RPS)
SR3-mini 电机23HS2449-01 电源供电电流
(供电电压12V, 驱动电流2.25A)
1.2
0.8
Amps
Torque(N.m)
1
0.6
0.4
0.2
0
1.8
1.6
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
10
20
30
力矩
供电电流(满载)
供电电流(空载)
Speed(RPS)
SR3-mini 电机23HS2449-01 电源供电电流
(供电电压24V, 驱动电流2.25A)
1.2
1.4
1.2
1
0.8
0.8
0.6
0.6
0.4
0.4
0.2
0
0.2
0
10
20
30
40
Speed(RPS)
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10
50
0
力矩
Amps
Torque(N.m)
1
供电电流(满载)
供电电流(空载)
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SR3-mini 电机23HS2449-01 电源供电电流
(供电电压48V, 驱动电流2.25A)
1.2
1.4
1.2
1
0.8
0.8
0.6
0.6
0.4
0.4
0.2
0
力矩
Amps
Torque(N.m)
1
供电电流(满载)
供电电流(空载)
0.2
0
10
20
30
40
50
0
Speed(RPS)
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3 安装及接线
3.1 连接电源
如果您的电源输出端没有保险丝或一些别的限制短路电流的装置,可在电源和驱动器之间放置一个
适当规格的快速熔断保险丝(规格不得超过3Amps)以保护驱动器和电源,请将该保险丝串联于电源
的正极和驱动器的V+之间。
连接电源“+” 端到驱动器“ V+”端口,连接电源“-”端到驱动器“ V-”端口。
选择的电源是稳压电源,可能会遇到反电势再生电源的问题。因为步进电机是一个电磁能与机械
能的转换单元,当步进电机拖着负载从一个较高的速度突然减速下来时,负载的一部分动能会转
化成步进电机的电能,这个电能会以一个电压的形式叠加在驱动器的电源电压上,电源电压瞬间
被抬高,这就很容易导致稳压电源输出过压而保护关断。使用鸣志的反电势钳位吸收模块RC880
(如下图所示)可以有效地解决这个问题。您也可以利用RC880来检测自己的应用中是否存在
反电势再生电源的问题,将RC880串联在SR3-mini 与供电电源之间并正常工作,如果RC880上
的“Regen”LED指示灯从未闪烁过,说明您的电路中没有过多的反电势,不必使用RC880。
LEDs
绿色- Power
红色 - 存在反电势
RC880反电势钳位模块
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3.2 连接输入 & 输出
3.2.1 连接引脚图
Power
VV+
Inputs
STEP+
STEPDIR+
DIREN+
EN-
3.2.2 脉冲方向输入
SR3-mini 驱动器有2路高速光隔输入也称脉冲方向输入。它们能接收5-24V单端或差分信号,高达
500KHz,最高电压可输入28V。
脉冲信号为下降沿有效。
电机运转方向取决于DIR电平信号,当DIR悬空或为低电平时,电机顺时针运转; DIR信号为高电平
时,电机逆时针运转。
DIR+
+3.3v to +24v out
上位机的
灌电流
输出
DIR
DIRSTEP+
STEP
SR3-mini
STEP-
上位机的灌电流输出连接方式
上位机的
源电流
输出
DIR
DIR+
COM
DIR-
STEP
STEP+
SR3-mini
STEP-
上位机的源电流输出连接方式
上位机的
差分信号
输出
DIR+
DIR+
DIR-
DIR-
STEP+
STEP+
STEP-
STEP-
SR3-mini
上位机的差分信号输出连接方式
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3.2.3 使能输入
EN输入使能或关断驱动器的功率部分,信号输入光电隔离,可以接收5-24V单端或差分信号,最高
电压可用于输入28V。
EN信号为低电平时(光耦不导通),驱动器为使能状态,电机正常运转; EN信号为高电平时(光耦导
通),驱动器功率部分关断,电机无励磁。
EN信号不接(悬空时驱动器上电后自动使能)。
当电机处于报警状态时,EN输入可用于重启驱动器。首先从应用系统中排除存在的故障,然后输入
一个下降沿信号至EN端,驱动器可重新启动功率部分,电机励磁运转。
+
5~24V
供电电源
EN+
开关或继电器
SR3-mini
(闭合:逻辑低)
-
EN-
使用开关或继电器的连接方式
+
5~24V
供电电源
EN+
+
NPN
接近开关
-
SR3-mini
输出
−
EN-
使用NPN接近开关的连接方式
(当接近开关激活时,输出信号为高)
+
5~24V
供电电源
+
PNP
接近开关
输出
EN+
SR3-mini
-
-
EN-
使用PNP接近开关的连接方式
(当接近开关激活时,输出信号为低)
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SR3-mini 用户手册
4 开关选择
LED
SW1
SW2
SW3
运行电流设定
SW9
SW1-8 SW9-12
SW4
SW5
SW6
空闲电流设定
SW10
SW8
细分设定
SW11
自测模式 细分插补
SW7
控制模式
SW12
噪音滤波
4.1 运行电流
SR3-mini 驱动器的输出电流是通过设置开关SW1,SW2和SW3 来改变的。
峰值电流
(Amps)
SW1
SW2
SW3
0.4
ON
ON
ON
0.8
OFF
ON
ON
1.2
ON
OFF
ON
1.6
OFF
OFF
ON
2.0
ON
ON
OFF
2.4
OFF
ON
OFF
2.7
ON
OFF
OFF
3.0
OFF
OFF
OFF
电流设定
1 2 3
SW1
SW2
SW3
1 2 3
1 2 3
1 2 3
1 2 3
1 2 3
1 2 3
1 2 3
1 2 3
2.0
2.4
2.7
3.0
0.4
0.8
15
1.2
1.6
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SR3-mini 用户手册
4.2 空闲电流
SR3-mini 驱动器运行电流会在电机停止运动1秒后自动降低。SW4的开关设
置为ON时电流降低运行值的50%。此开关设置为OFF时保持 90% 运行电流
值。当需要高保持力矩时,90% 的设置是非常有用的。为了尽量减少电机和
驱动器发热强烈建议空闲电流降低功能被设定为50%,除非实际应用需要更
高的设置。
4
ON
OFF
50%
90%
Idle Current
4.3 细分设置
SR3-mini 设置开关 SW5,SW6,SW7,SW8。有16种细分设置:
Steps/Rev
SW5
SW6
SW7
SW8
200
ON
ON
ON
ON
400
OFF
ON
ON
ON
800
ON
OFF
ON
ON
1600
OFF
OFF
ON
ON
3200
ON
ON
OFF
ON
6400
OFF
ON
OFF
ON
12800
ON
OFF
OFF
ON
25600
OFF
OFF
OFF
ON
1000
ON
ON
ON
OFF
2000
OFF
ON
ON
OFF
4000
ON
OFF
ON
OFF
5000
OFF
OFF
ON
OFF
6000
ON
ON
OFF
OFF
8000
OFF
ON
OFF
OFF
10000
ON
OFF
OFF
OFF
20000
OFF
OFF
OFF
OFF
细分设定
5 6 7 8
SW5
SW6
SW7
SW8
5 6 7 8
5 6 7 8
5 6 7 8
5 6 7 8
5 6 7 8
5 6 7 8
5 6 7 8
5 6 7 8
5 6 7 8
5 6 7 8
5 6 7 8
5 6 7 8
5 6 7 8
5 6 7 8
5 6 7 8
5 6 7 8
200
3200
1000
6000
版本:1.0
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400
6400
2000
8000
16
800
12800
4000
10000
4
1600
25600
5000
20000
SR3-mini 用户手册
4.4 自测模式
如果需要马达旋转却缺少对应上位机控制信号时,可尝试使用控制器自带自
测功能。设定开关SW9为“ON”,控制器上电后以1转每秒的速度按先顺时
针再逆时针方向各旋转2圈反复运行。任意时刻设定SW9为“OFF”则关闭该
功能。
9
9
OFF
ON
SELF TEST
4.5 细分插补
设定开关SW10选择采用细分插补技术的平滑滤波功能,“ON”为使能, “OFF”为关闭该功能。
对控制信号平滑滤波使立即改变马达控制的速度和方向的动作变得更加柔和,且能够使系统机械部
件磨损降低以提高设备使用寿命。
该功能将会产生对控制信号的延迟,请根据应用场合选择或关闭该功能。
10
10
ON
OFF
4.6 控制模式
设定开关SW11选择控制模式,“ON”为双脉冲模式,“OFF”为方向脉冲模式。
根据客户的控制器控制方式可自行选择驱动器的控制模式。
4.7 步进噪音滤波
设定开关SW12选择数字信号滤波器,“ON”为150 KHz, “OFF”为500KHz。
脉冲和方向信号输入内建数字信号滤波,用于消除外部叠加噪音。如果系统工作在低细分模式,请
选择滤波频率为150KHz,如果工作在高细分模式选择滤波频率为 500KHz。
12
12
ON
150 KHz
17
OFF
500KHz
版本:1.0
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SR3-mini 用户手册
4.8 电机选择
电机接线示意图:
接地
B- B+ A- A+
5 错误代码
LED 状态指示灯
SR3-mini 驱动器用两个(红/绿) LED灯显示状态和错误。当电机处于使能状态时,绿色指示灯缓慢闪
烁,当绿灯长亮时电机非使能。如果红灯LED闪烁时,错误出现,错误是由红绿灯闪烁组合显示,
具体如下:
Code
版本:1.0
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Error
绿灯长亮
电机非使能
绿灯闪烁
电机使能
3 红,1 绿
过温
3 红,2 绿
内部电压出错
4 红,1 绿
电源输入过压
4 红,2 绿
电源输入欠压
5 红,1 绿
过流/短路
6 红,1 绿
电机绕组开路
18
SR3-mini 用户手册
6 参考资料
6.1 机械尺寸
接地
28
23
18
11
6
6
46
34
63
44
38
Ø5
5
2-Ø3.5
19
版本:1.0
6/9/2015
SR3-mini 用户手册
6.2 技术规格
功率模块
功率放大类型
双H桥,4象限
电流控制
4态PWM频率16 KHz
输入电源
电源12 - 48V
输入电压范围
10 - 53V最小/最大(额定 12 - 48 V),此范围以外的电压将导致驱动器故障或可能损
坏驱动器
保护
过压,过流,欠压,过温,电机绕组短路(相间,相地)
温度范围
90% 无结露
控制模块
电流控制
先进的数字电流控制提供卓越的高速力矩
速度范围
速度可达3000 rpm
自动设置
自动检测电机参数以此配置电流控制方式以及抗共振增益值
脉冲输入
STEP+/-
输入:光电隔离,5 - 24V,最小脉宽 250 μs., 最大脉冲频率 500KHz; 步进信号下降沿
时有效
方向输入
DIR+/-
输入:光电隔离,5 - 24V,方向信号建立时间最小 62.5 μs,方向信号下降沿时有效
使能输入
EN+/-
输入:光电隔离,5 - 24V,使能信号建立时间最小500 μs
运行电流
拨码开关选择,8种设置,最大3A
空闲电流
电机停转1秒后自动减少电流。拨码开关选择,2种设置50%或90%的运行电流
细分设置
拨码开关选择,16种细分设置:200,400,800,1600,3200,6400,12800,25600
1000,2000,4000,5000,6000,8000,10000,20000
自测模式
检查内部和外部电源电压输入,以1转每秒的速度正反转两圈。拨码开关选择,ON为
启用,OFF为关闭
控制模式
脉冲方向模式和双脉冲模式
版本:1.0
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SR3-mini 用户手册
6.3 力矩曲线
17HD6426-06N
驱动器:SR3-mini
细分:20000步/转
电流:1.65A (峰值)
0.6
12V
24V
48V
Torque(N.m)
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
10
20
23HS2449-01
驱动器:SR3-mini
细分:20000步/转
电流:2.25A (峰值)
1.2
Speed(rps)
12V
30
24V
40
50
40
50
48V
Torque(N.m)
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
10
20
Speed(rps)
30
注意:所有力矩曲线在20,000 steps/rev 条件下测得。
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版本:1.0
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SR3-mini 用户手册
6.4 散热
步进电机将电能转化为机械能来带动负载。因为步进电机不能达到100%的效率,部分电能会转变
为热能散发掉,发热量大小与电机是否带负载,电机转速还有供电电压有关。
了解电机转速,供电电压,和发热量之间的联系有助于更有效的利用步进电机,避免因温度过高而
烧坏电机。
步进电机在工作30到45分钟后会达到最高温度。在电机工作1分钟,停止1分钟的工作方式下,占空
比为50%。同样,工作5分钟,停止5分钟占空比也是50%。但是,工作1小时,停止1小时的工作方
式,占空比是100%,因为电机在第一个小时的工作时间内已经达到了最高的温度极限。
下图是环境温度40℃,电机固定在铝制盘上测出的电机温度和电压,电流,转速的关系。
SR3-mini 电机17HD6426-06N
最大占空比VS电机转速1.65A环境温度40°C
12V 占空比
24V 占空比
48V 占空比
将电机安装在60x65x6(mm)铝板
100
% Duty Cycle
80
60
40
20
0
0
10
20
30
Speed (RPS)
40
SR3-mini 电机23HS2449
最大占空比VS电机转速2.25A环境温度40°C
50
12V 占空比
24V 占空比
48V 占空比
将电机安装在200x200x5(mm)铝板
100
% Duty Cycle
80
60
40
20
0
版本:1.0
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0
10
20
30
Speed (RPS)
22
40
50
SR3-mini 用户手册
7 联系 MOONS’
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