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电子齿轮比（CMX/CDV）的计算及其意义 点击：10223 | 回复：214



刘志斌

    
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发表于：2012-03-21 00:40:12
楼主

电子齿轮比（CMX/CDV）的计算及其意义

 

 刘志斌 2012.03.21

 已知：

1）上位机发出脉冲能力为200Kp/S，200×1000/s，200×1000×60/min；

2）电机额定转速为3000R/ min，3000/60s；

3）伺服电机编码器分辨率是131072；

4）丝杆螺距是10mm；

  求：

1、电机额定转速运行时的电子齿轮比？

2、如果电子齿轮比是1，伺服电机的转速？

3、生产时，设定指令脉冲当量，确定电子齿轮比？

  解：

1、当上位机满额发出脉冲时，伺服恰好额定速度运行：

1）电机额定转速为3000r/ min，3000r/60s=50r/s;

2) 伺服电机编码器分辨率是131072；

3）电机额定转速时编码器输出检测反馈脉冲频率是131072×50r/s;；

4）上位机发出脉冲能力时发出的脉冲频率=200×1000/s；

5）当上位机满额发出脉冲时，伺服恰好额定速度运行，这时的电子齿轮比：

电子齿轮比=反馈脉冲频率/上位机满额发出脉冲频率

=（131072×50r/s）/ 200×1000/s

=6553600/200000

=32.768

 

2、如果电子齿轮比是1：

1）上位机发出的1个脉冲=编码器输出检测反馈的1个脉冲：

2）上位机发出脉冲能力时发出的脉冲频率=200×1000/s；

3）伺服电机的转速是=200×1000/s×60/131072= 91.55 r/min

 

3、如果丝杆螺距是10mm，

1）要求上位机每发一个指令脉冲，工件移动0.001mm，即指令脉冲当量为0.001mm，也可以说指令脉冲单位为0.001mm：

2）如果伺服转一周，丝杆转一周，减速比是1；

3）丝杆转一周，上位机应该发出的指令脉冲为10mm/0.001mm=10000（个）；

4）伺服转一周，编码器检测反馈脉冲为131072（个）；

5）电子齿轮比=编码器检测反馈脉冲/上位机发出的指令脉冲=131072/10000=13.7012；

 

说明： 

反馈脉冲：伺服电机编码器的解析度，伺服本身的脉冲。

指令脉冲：上位机发出的脉冲；也可以说是外部给定脉冲。

脉冲当量：伺服接受上位机发出的每一个脉冲信号的位置移动量，又称作最小指令设定单位。

CMX ：电子齿轮比的分子是电机编码器反馈脉冲。

CDV ：电子齿轮比的分母是上位机的给定脉冲（指令脉冲）。

电子齿轮比：是用来把上位机的给定脉冲要换算成与电机编码器反馈脉冲同等意义，以便控制中心按给定指令要求控制伺服转动定位；

 

 

 

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刘志斌

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181楼

8、如果出现上位机额定频率工作时，电机已经超速运行，你怎么办？

1）一种办法降低上位机的工作频率；

2）可以提高编码器的反馈脉冲数；

3）可以降低脉冲当量，降低工件移动速度，也就是改变了电子齿轮比；

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刘志斌

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发表于：2012-04-04 20:29:56
182楼

9、如果出现上位机额定频率工作时，电机慢速运行，你怎么办？

1）一种办法提高上位机的工作频率；

2）可以降低编码器的反馈脉冲数；

3）可以提高脉冲当量，提高工件移动速度，也就是改变了电子齿轮比；

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刘志斌

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发表于：2012-04-04 20:40:24
183楼

10、编码器的输出反馈脉冲与上位机的指令脉冲之间的关系是什么？电子齿轮的意义和作用是什么？

1）再上一个问题里实际已经讲过了；

2）凡是有电子齿轮设置的伺服，你可以随意设置脉冲当量；

3）然后确定电子齿轮比=编码器一周反馈脉冲数/(螺距/减速比×脉冲当量)；

4）不会有任何问题，这种伺服就是为了整定工件的移动量、速度，而设的电子齿轮比的平台；

5）电子齿轮比的意义在这里实际就是一个换算率的问题，就是一个指令脉冲对应几个反馈脉冲的问题！

6）当然脉冲当量的确定必须在电机额定速度内，上位机的额定频率内！

 

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月子欧元

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发表于：2012-04-04 20:51:18
184楼
路过，，，学习，，，，，
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刘志斌

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发表于：2012-04-04 20:54:01
185楼

11、在什么情况下用减速机？减速比大小有什么好处？

1）减速比越大，工件移动量、进给量的放大作用越大，伺服运动控制的精度越高；

2）伺服控制的精度，就是减速比的作用，它的作用远远大于编码器的作用；

3）编码器只实现了转子位置检测的准确性，而他无法使转子定位在它知道的准确位置上；

4）当我们提高减速比后，工件移动的准确定位范围虽小，但是转子准确定位的范围被放大了很多，使我们的控制更加容易，更加精确！

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刘志斌

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发表于：2012-04-04 20:59:11
186楼
5）有了一个很高的减速比，当我们转动电机，就好像转动一个微调旋钮一样，很轻松的使工件精确地定位在需要的位置上；
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刘志斌

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发表于：2012-04-04 21:04:41
187楼
6）所以你选用伺服时，不必选用解析度高的编码器，不用把钱花在精度高的编码器上，而是用高速电机，高的减速机，才是实现高精度伺服运动控制的良方！
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刘志斌

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发表于：2012-04-04 21:33:58
188楼

12、这个帖子讨论的“伺服电机”是一种不控制电机脉冲电流的伺服系统；

13、它仅仅实现了准确测量转子位置，准确发出启动、停车命令，而不能控制转子脉冲电流，不能准确控制转子在给定位置准确启动或停车；

14、好的伺服电机，不仅能准确检测到转子位置，而且能准确给电机发出电流脉冲使能，真正实现电机的运动的精确控制；

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刘志斌

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发表于：2012-04-05 09:11:55
189楼

1、今天想谈谈电子齿轮比，齿轮的作用：

1）齿轮比不同转速不同；

2）就是说齿轮比是个调速的概念；

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刘志斌

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发表于：2012-04-05 09:19:00
190楼

2、先看看主楼的计算结果：

1）电子齿轮比是1时，电机的转速是91.55 r/min；

2）电子齿轮比是32.768，电机的转速已经是额定转速了3000r/min

3）也就说电子齿轮比在1～32.768之间变化时，伺服电机的速度在91.55 r/min～3000r/min可调；

4）这就是电子齿轮的齿轮调速的作用；

 

 

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刘志斌

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发表于：2012-04-05 09:25:57
191楼

3、电子齿轮比，就好像伺服的一个变速齿轮箱；

4、那电子齿轮比是怎样调速的？

1）当电子齿轮比=1时，电机的转速是91.55 r/min，这时一个指令脉冲对应一个编码器的反馈脉冲；

2）当电子齿轮比=32.768时，电机的转速已经是额定转速了3000r/min，这时一个指令脉冲对应32.768个编码器的反馈脉冲；

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刘志斌

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发表于：2012-04-05 09:37:36
192楼

3）当电子齿轮比是32.768时，就等于将编码器的反馈脉冲缩小了32.768倍，好像是把编码器的“齿轮”的齿数变小了，转速就变快了；

4）所以可以这样理解，电子齿轮比是10时，就是将编码器的反馈脉冲缩小10倍，就是将与电机同轴的齿轮的齿数缩小，让电机转的更快，让电机的转速增大10；

5）这样我们把编码器的反馈脉冲数看做与电机同轴的齿轮的齿数，这个齿数减小，就意味着电机转的越快；

 

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刘志斌

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发表于：2012-04-05 09:46:57
193楼

5、把编码器的反馈脉冲数，看做与电机同轴的齿轮的齿数，那么主动齿轮是谁呢？

1）主动齿轮当然是上位机，上位机输出的一周指令脉冲数，就是上位机这个齿轮的齿数；

2）当我们整定脉冲当量，就是整定工件的进给量，就是整定电子齿轮比，就是在提高电机的运行速度；

 

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刘志斌

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发表于：2012-04-05 09:59:25
194楼

6、为什么伺服设计者总是在提高编码器的解析度，如提高到17 位131072或者20位1048576 ？

1）提高编码器的解析度，就是设法降低伺服电机的最低速度，就是把电机的速度最低档位设计的更低；

2）使伺服电机的调速范围更宽而已；

3）例如编码器的解析度17 位131072时，电机齿轮比在1档时，电机的低档速度是91.55 r/min；

4）如果把编码器的解析度设计成20位1048576时，电机齿轮比在1档时，电机的低档速度是11.32 r/min；

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发表于：2012-04-05 10:04:43
195楼

7、当然上位机作为主动齿轮，在电子齿轮比一定的情况下，可以提高工作频率，提高电机的转速；

8、这样电子齿轮比的物理意义就十分清晰，十分的好理解，我们要感谢设计者的聪明才智！

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刘志斌

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发表于：2012-04-05 10:16:12
196楼

1、下来我们讨论，伺服控制器根据指令脉冲、编码器的反馈脉冲，是怎么指令控制驱动器驱动电机启动、调速、停车的？

1）控制器里有一个加减法记数器，指令脉冲输入时做加法，编码器的反馈脉冲做减法，计数器输出的脉冲数是输入两个脉冲数的代数和；

2）这个计数器输出正向脉冲时，电机正转，输出负向脉冲时，电机反转，输出零脉冲时伺服停机，输出正向脉冲频率增大时，电机加速，反之电机减速；

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刘志斌

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发表于：2012-04-05 10:24:02
197楼

3）加减法记数器的输出脉冲直接控制的是直流伺服电机的电压，或者直接控制的是变频器的频率；

4）或者这个加减法记数器的输出脉冲到PLC的输入“点”，通过PLC 完成对伺服电机的动作控制；

5）我给大家描绘了一个伺服的简要方框图，以及它工作的简要原理；

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刘志斌

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发表于：2012-04-05 10:31:27
198楼
2、给大家介绍一篇《伺服介绍》的文章，http://bbs.gongkong.com/Details/201204/2012040118202700001-1.shtml
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刘志斌

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发表于：2012-04-06 10:38:09
199楼

关于4倍频的问题：

1、因为指令脉冲进入控制器作为记数加脉冲，而编码器输入反馈脉冲作为记数减脉冲；

2、加脉冲和减脉冲记数可以有不同的输入端，也可以有不同脉冲波形；

3、当减脉冲需要尖峰脉冲（正的或负的）时，需要将编码器输出的正、余弦波形，先整理成方波，再通过微分电路转换成尖峰脉冲，这样一个正弦脉冲，就会变成4个尖峰脉冲，以适应尖脉冲技术的需要；

4、这个4倍频，是波形转换的需要，不是需要4 倍频，是需要将方波转换为尖峰脉冲的原因；

5、如果是这样，在计算电子齿轮比时、脉冲当量时，一定要叫将编码器输出的正、余弦波数乘以4；

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刘志斌

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发表于：2012-04-06 10:39:06
200楼

关于脉冲当量：

1、脉冲当量只有一个，不会是两个；

2、脉冲当量由用户给定，是用户调整工件移动速度和进给量的需要而设置的一个平台；

3、脉冲当量确定后，再确定电子齿轮比，并进行电子齿轮比相关参数的设定；

4、脉冲当量与电子齿轮比是相关量，一个确定，另一个也必然确定；

5、脉冲当量或者电子齿轮比，是控制器根据控制目标位置进行脉冲数计算的主要依据；

6、这里要说明的是，脉冲当量、电子齿轮、4倍频的问题，因伺服的设计有很大差异，不拘一格，所以关于脉冲当量、电子齿轮、4倍频的问题，一定要以伺服说明书为准，不能套用，否则会出错！

 

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