Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Как определить ток шагового двигателя


О шаговых двигателях и том, как их есть

Недавно я уже писал о том, что поимел большую головную боль в виде необходимости выбирать себе новые шаговые движки. Когда-то давно, когда трава была зеленее... Ну, в общем, закупил себе набор движков, который валялся до поры до времени. Закупал их особо не заморачиваясь и не разбираясь, как их выбирать и на что сомтреть. Не повторяйте моих ошибок, изучите вопрос. Ниже я опишу подробно, что мне удалось с тех пор узнать о шаговых движках, а в частности о том, как грамотно подойти к вопросу их выбора. Но сначала, для того, чтобы лучше понимать вопрос - давайте разберёмся,- 'что же такое шаговый электродвигатель?'.
Шаговый электродвигатель — это синхронный бесщёточный электродвигатель с несколькими обмотками, в котором ток, подаваемый в одну из обмоток статора, вызывает фиксацию ротора. Последовательная активация обмоток двигателя вызывает дискретные угловые перемещения (шаги) ротора.
Так говорит нам википедия, хотя я бы назвал его не 'бесщёточный', а 'бесколлекторный', но с википедией спорить не будем, её всё таки 'умные' люди пишут. Да и суть от этого не сильно меняется, это, по сути своей, такой же двигатель, что и другие. Как, например, на дорогой гоночной машинке с БК движком. Такой же, да вот не такой!
Шаговый двигатель в первую очередь спроектирован не для того, что бы он просто вращался и передавал свой вращающий момент исполнительному механизму. Он должен обеспечивать высокую точность позиционирования и достаточный момент удержания.
И вот тут мы в плотную подходим к двум парам важных характеристик шагового электродвигателя. Первая пара это удерживающий момент и номинальный ток, а вторая угол поворота (шаг) и погрешность шага. Пройдёмся по каждой паре подробно.
Удерживающий момент - это то, с какой силой двигатель, если на него подан номинальный ток, будет сопротивляться попыткам его провернуть. Если подать на двигатель ток равный номинальном, это обеспечивает максимальный момент удержания.
Если ток завышен, то двигатель греется, если ток занижен, то снижается сила, с которой он сопротивляется проворачиванию, и двигатель может начать (и начнёт) пропускать шаги. Так же необходимо помнить, что самый распространённые драйверы для шаговых двигателей A4998 и DRV8825 могут обеспечить только 2А и 2.2А соответственно. Не нужно гоняться за заоблачными показателями. 4000 г/см и 1.7-1.8А хватит за глаза и уши даже для такой брутальной кинематики, как H-Bot.
Угол поворота - это угол поворота, на который двигатель поворачивается за один шаг (кто бы мог подумать?). Потому, иногда, его просто называют шагом и не парятся. А погрешность шага - это максимальное отклонение от заданного угла поворота в процентах.
Выходит, что чем мельче шаг, тем круче и точнее? Нет! Шаг в 1.8 градуса это всё, что вам нужно. Не буду сейчас приводить таблицы и примеры расчёта перемещений исполнительных механизмов на разных моделях принтеров и разных кинематиках. Поверьте мне на слово, лучше смотрите на погрешность шага, пользы будет больше. 5% - очень и очень хороший показатель.

И тут можно задаться вопросом, - 'а как же напряжение?'. Напряжение особой роли не играет, т.к. его регулирует драйвер шагового двигателя, что бы поддерживать необходимый ток. Но знайте меру. 3V - 5V вполне достаточно, 3.4V, наверное, в самый раз.

Есть ещё такой параметр, как количество фаз. Ну, если совсем просто, то это сколько контактов/проводов торчит из двигателя. По хорошему, нам для принтера нужны биполярные двигатели с 4-мя фазами (проводами). Но существуют и с 6-тью и, даже, с 8-мью. Последние - экзотика в наших краях (ну я по крайней мере вообще их в руках не держал). А вот те, что с 6-тью проводами - те встречаются. Если просто, то это тоже самое, что и с 4-мя, но на обеих обмотках есть центральный отвод. Более наглядно можно посмотреть на иллюстрации, которую я честно где-то стырил.

Но я так и не сказал, что брать? Если есть 4-выводной, берём его, если нет, не расстраиваемся и берём 6-выводной. Но лучше берите 4-выводной (мороки меньше). Кстати, на картинке 8-выводной двигатель показан в режиме, когда у него пары обмоток подключены параллельно.

О чём ещё не сказал? О размерах? Ну разве ими кого-то удивишь? Наш типоразмер это Nema17, тут ничего нового. Можно и другие, но это уже снова экзотика.

Ну и последнее. Вот я купил двигатель, а дальше что? Как на нём правильно настроит ток? А всё очень просто, я уже поверхностно описывал этот процесс в одном из своих постов. Нам понадобится мультиметр, отвёртка и немного математики. Настройка тока производится методом кручения подсроечника на драйвере и снятия контрольного напряжения. Напряжение можно снимать - как на картинке.

А дальше считаем по формуле, какое контрольное напряжение (Vr) нам надо выставить. Формула различается для разных драйверов.

Для A4988:

Vr = Номинальный ток / 2,5

Для двигателя с номинальным током 1.7А: Vr = 1.7A / 2 .5 = 0.68V

Для DRV8825:

Vr = Номинальный ток / 2

Для двигателя с номинальным током 1.7А: Vr = 1.7A / 2 = 0,85V

Как работают шаговые двигатели

На рисунках ниже показаны два поперечных сечения 5-фазного шагового двигателя. Шаговый двигатель состоит в основном из двух частей: статора и ротора. Ротор состоит из трех компонентов: ротора 1, ротора 2 и постоянного магнита. Ротор намагничен в осевом направлении, так что, например, если ротор 1 поляризован на север, ротор 2 будет поляризован на юг.

Статор имеет десять магнитных полюсов с маленькими зубцами, каждый из которых снабжен обмоткой.Каждая обмотка соединена с обмоткой противоположного полюса, так что оба полюса намагничиваются с одинаковой полярностью, когда ток проходит через пару обмоток. (Пропускание тока через данную обмотку намагничивает противоположную пару полюсов с одинаковой полярностью, то есть с севера или юга.)

Пара противоположных полюсов составляет одну фазу. Поскольку существует пять фаз, от A до E, двигатель называется «5-фазный шаговый двигатель».

На внешнем периметре каждого ротора имеется 50 маленьких зубьев, причем маленькие зубья ротора 1 и ротора 2 механически смещены относительно друг друга на половину шага зубца.

Возбуждение: Для подачи тока через обмотку двигателя

Магнитный полюс: Выступающая часть статора, намагниченная возбуждением

Маленькие зубья:
Зубья на роторе и статоре

Принцип действия

Ниже приведено объяснение взаимосвязи между малыми зубцами намагниченного статора и малыми зубцами ротора.

При возбуждении фазы «А»

Когда фаза А возбуждена, ее полюса поляризованы на юг.Это притягивает зубцы ротора 1, которые поляризованы на север, и отталкивает зубья ротора 2, которые поляризованы на юг. Поэтому силы на весь агрегат в равновесии удерживают ротор неподвижным. В это время зубцы полюсов фазы B, которые не возбуждаются, смещены относительно зубьев ротора 2 с южной поляризацией, так что они смещены на 0,72 °. Это суммирует взаимосвязь между зубцами статора и зубцами ротора с возбужденной фазой А.

При возбуждении фазы "B"

Когда возбуждение переключается с фазы A на B, полюсы фазы B поляризуются на север, притягивая южную полярность ротора 2 и отталкивая северную полярность ротора 1.

Другими словами, когда возбуждение переключается с фазы А на В, ротор вращается на 0,72 °. Когда возбуждение переходит от фазы A к фазам B, C, D и E, а затем возвращается к фазе A, шаговый двигатель вращается точно с шагом 0,72 °. Чтобы повернуть в обратном направлении, поверните последовательность возбуждения в фазу A, E, D, C, B, затем вернитесь в фазу A.

Высокое разрешение 0,72˚ присуще механическому смещению между статором и ротором, что обеспечивает достижение точного позиционирования без использования датчика или других датчиков.Достигается высокая точность остановки в течение 3 минут дуги (без нагрузки), поскольку единственными факторами, влияющими на точность остановки, являются колебания точности обработки статора и ротора, точности сборки и сопротивления обмоток по постоянному току.

Драйвер выполняет роль переключения фазы, а его синхронизация контролируется импульсным сигналом, вводимым в драйвер. Приведенный выше пример показывает, что возбуждение продвигается по одной фазе за раз, но в реальном шаговом двигателе эффективное использование обмоток осуществляется путем возбуждения четырех или пяти фаз одновременно.

Основные характеристики шаговых двигателей

При применении шаговых двигателей важно учитывать, соответствуют ли характеристики двигателя условиям эксплуатации.
В следующих разделах описываются характеристики, которые следует учитывать при применении шаговых двигателей.
Две основные характеристики производительности шагового двигателя:

  • Динамические характеристики: Это пусковые и вращательные характеристики шагового двигателя, которые в основном влияют на движение машины и время цикла.
  • Статические характеристики: Это характеристики, относящиеся к изменениям угла, которые происходят, когда шаговый двигатель находится в режиме ожидания, влияя на уровень точности машины.

Динамические характеристики

Характеристики скорости - крутящего момента На рисунке выше приведен график характеристик, показывающий соотношение между скоростью и крутящим моментом ведомого шагового двигателя.Эти характеристики всегда упоминаются при выборе шагового двигателя. Горизонтальная ось представляет скорость на выходном валу двигателя, а вертикальная ось представляет крутящий момент. Характеристики скорости и крутящего момента определяются двигателем и водителем и сильно зависят от типа используемого водителя.

  • Максимальный удерживающий момент (TH) Максимальный удерживающий момент - это максимальная удерживающая мощность шагового двигателя (крутящий момент) при подаче питания (при номинальном токе), когда двигатель не вращается.
  • Крутящий момент на выходе Крутящий момент на выходе - это максимальный крутящий момент, который может быть выдан при данной скорости. При выборе двигателя убедитесь, что требуемый крутящий момент находится в пределах этой кривой.
  • Максимальная пусковая частота (фс) Это максимальная частота импульсов, при которой двигатель может мгновенно запускаться или останавливаться (без времени ускорения / замедления), когда фрикционная нагрузка шагового двигателя и инерционная нагрузка равны 0. Вождение двигателя при частота импульсов, превышающая эту частоту, потребует постепенного ускорения или замедления.Эта частота будет уменьшаться при добавлении инерционной нагрузки к двигателю. Обратитесь к характеристикам пусковой частоты инерционной нагрузки ниже.

Максимальная частота отклика (fr) Это максимальная частота импульсов, при которой двигатель может работать путем постепенного ускорения или замедления, когда фрикционная нагрузка шагового двигателя и инерционная нагрузка равны 0. На рисунке ниже показаны характеристики скорости - крутящего момента 5-фазный шаговый двигатель и пакет драйверов.

Инерционная нагрузка - характеристики начальной частоты Эти характеристики показывают изменения начальной частоты, вызванные инерцией нагрузки. Поскольку ротор и нагрузка шагового двигателя имеют собственный момент инерции, во время мгновенного пуска и останова на оси двигателя возникают задержки и опережения. Эти значения меняются в зависимости от скорости импульса, но двигатель не может следовать за частотой импульса за определенной точкой, так что это может привести к ошибкам. Скорость импульса непосредственно перед возникновением оплошности называется начальной частотой.

Изменения максимальной стартовой частоты с инерционной нагрузкой могут быть аппроксимированы по следующей формуле:

Вибрационные характеристики

Шаговый двигатель вращается через серию шаговых движений. Шаговое движение может быть описано как 1-шаговый ответ, как показано ниже:

1. Один импульсный вход для шагового двигателя в состоянии покоя ускоряет двигатель в направлении следующего останова.

2. Ускоренный двигатель вращается через положение остановки, отклоняется на определенный угол и возвращается назад.

3. Двигатель останавливается в установленном положении остановки после демпфирующих колебаний.

Вибрация на низких скоростях вызвана ступенчатым движением, которое вызывает колебания этого типа. График вибрационных характеристик ниже представляет величину вибрации двигателя во вращении. Чем ниже уровень вибрации, тем более плавным будет вращение двигателя.

Статические характеристики

Характеристики угла - крутящего момента: Характеристики угла - крутящего момента показывают взаимосвязь между угловым смещением ротора и крутящим моментом, приложенным к валу двигателя, когда двигатель возбуждается при номинальном токе. Кривая для этих характеристик показана ниже:

На следующих рисунках показано взаимное расположение зубьев ротора и статора в пронумерованных точках на рисунке выше.Если удерживать устойчиво в точке (1), внешнее приложение силы к валу двигателя будет создавать крутящий момент T (+) в левом направлении, пытаясь вернуть вал в устойчивую точку (1). Вал остановится, когда внешняя сила будет равна этому моменту в точке (2).

Если приложено дополнительное внешнее усилие, существует угол, при котором создаваемый крутящий момент достигнет своего максимума в точке (3). Этот крутящий момент называется максимальным удерживающим моментом TH.

Применение внешней силы, превышающей это значение, приведет ротор к неустойчивой точке (5) и выше, создавая крутящий момент T (-) в том же направлении, что и внешняя сила, так что он перемещается к следующей устойчивой точке (1). ) и останавливается.

Стабильные точки: Точки, где ротор останавливается, с зубцами статора и зубьями ротора точно выровнены. Эти точки чрезвычайно устойчивы, и ротор всегда останавливается, если не приложено внешнее усилие.


Нестабильные точки: Точки, в которых зубцы статора и зубья ротора на половину шага не выровнены. Ротор в этих точках переместится в следующую устойчивую точку влево или вправо, даже под малейшим внешним воздействием.

Точность угла

При отсутствии нагрузки шаговый двигатель имеет угловую точность в пределах ± 3 угловых минут (± 0,05 °). Небольшая ошибка возникает из-за разницы в механической точности статора и ротора и небольшой разницы в сопротивлении постоянного тока обмотки статора. Как правило, угловая точность шагового двигателя выражается через точность положения остановки.

Точность положения остановки: Точность положения остановки - это разница между теоретическим положением остановки ротора и его фактическим положением остановки.В качестве начальной точки принимается заданная точка остановки ротора, тогда точность позиции остановки представляет собой разницу между максимальным (+) значением и максимальным (-) значением в наборе измерений, выполненных для каждого шага полного вращения.

Точность положения остановки находится в пределах ± 3 угловых минут (± 0,05 °), но только при отсутствии нагрузки. В реальных применениях всегда присутствует одинаковая величина фрикционной нагрузки. Точность угла в таких случаях определяется угловым смещением, вызванным характеристиками углового момента, основанными на фрикционной нагрузке.Если фрикционная нагрузка постоянна, угол смещения будет постоянным для однонаправленной работы.

Тем не менее, при двунаправленной работе двойной угол смещения создается в обоих направлениях. Когда требуется высокая точность остановки, всегда устанавливайте в одном направлении.

Последовательность возбуждения шаговых двигателей и пакетов драйверов

Каждый 5-фазный двигатель и пакет драйверов, перечисленные в нашем каталоге, состоят из нового Пентагона, двигателя с пятью проводами и драйвера с особой последовательностью возбуждения.Эта комбинация, которая является собственностью Oriental Motor, предлагает следующие преимущества:

  • Простые соединения для пяти отведений
  • Низкая вибрация

В следующих разделах описывается последовательность подключения и возбуждения.

Новый Пентагон, 4-фазное возбуждение: система полного шага (0,72˚ / шаг)

Это система, уникальная для 5-фазного двигателя, в котором четыре фазы возбуждаются. Угол шага составляет 0,72˚ (0,36˚).Он предлагает отличный демпфирующий эффект и, следовательно, стабильную работу.

Новый Пентагон, 4-5-фазное возбуждение: полушаговая система (0,36˚ / шаг)

Последовательность шагов чередования 4-фазного и 5-фазного возбуждения приводит к вращению со скоростью 0,36 ° на шаг. Один оборот можно разделить на 1000 шагов.

Драйверы с шаговым двигателем

Существует две распространенные системы управления шаговым двигателем: привод постоянного тока и привод постоянного напряжения.Схема для привода с постоянным напряжением проще, но сравнительно сложнее добиться крутящего момента на высоких скоростях.
Привод с постоянным током, с другой стороны, в настоящее время является наиболее часто используемым способом привода, поскольку он обеспечивает превосходные характеристики крутящего момента на высоких скоростях. Все драйверы Oriental Motor используют систему привода постоянного тока.

Обзор системы привода постоянного тока

Шаговый двигатель вращается путем последовательного переключения тока, протекающего через обмотки.Когда скорость увеличивается, скорость переключения также становится быстрее, а рост тока отстает, что приводит к потере крутящего момента. Прерывание постоянного напряжения, которое намного выше, чем номинальное напряжение двигателя, гарантирует, что номинальный ток достигает двигателя даже на более высоких скоростях.

Ток, протекающий по обмоткам двигателя, определяемый как напряжение через резистор для определения тока, сравнивается с опорным напряжением. Текущий контроль осуществляется путем проведения переключения транзистора TR2, когда напряжение через резистор обнаружения ниже, чем опорное напряжение (когда она еще не достигла номинального тока), или поворота TR2 OFF, когда значение выше, чем опорное напряжение ( когда он превышает номинальный ток), тем самым обеспечивая постоянный ток номинального тока.

Различия между характеристиками входа переменного и постоянного тока

Шаговый двигатель приводится в действие постоянным напряжением, подаваемым через драйвер. Во входных двигателях и драйверах Oriental Motor 24 В постоянного тока на двигатель подается 24 В постоянного тока. В пакетах двигателя и драйвера на 100-115 В переменного тока вход выпрямляется до постоянного тока, а затем на двигатель подается приблизительно 140 В постоянного тока. (Некоторые продукты являются исключениями.)

Эта разница в напряжениях, приложенных к двигателям, проявляется как разница в характеристиках крутящего момента на высоких скоростях.Это связано с тем, что чем выше приложенное напряжение, тем быстрее будет возрастать ток через обмотки двигателя, что облегчает подачу номинального тока на более высоких скоростях.

Таким образом, входной двигатель и блок питания переменного тока имеют превосходные характеристики крутящего момента в широком диапазоне скоростей, от низких до высоких скоростей, предлагая большое соотношение скоростей. Рекомендуется, чтобы входные двигатели переменного тока и пакеты драйверов, которые совместимы с более широким диапазоном рабочих условий, были рассмотрены для ваших применений.

Технология Microstep Drive

Технология привода

Microstep используется для разделения базового шага (0,72 °) 5-фазного шагового двигателя на более мелкие ступени (до 250 делений) без использования механизма снижения скорости.

Technology Технология Microstep Drive

Шаговый двигатель движется и останавливается с шагом угла наклона, определяемым структурой полюсов ротора и статора, легко
, достигая высокой степени точности позиционирования.Шаговый двигатель, с другой стороны, вызывает изменение скорости ротора, потому что
двигатель вращается с шагом приращения угла, что приводит к резонансу или большей вибрации при данной скорости.

Microstepping - это технология, которая обеспечивает работу с низким резонансом и низким уровнем шума на чрезвычайно низких скоростях, управляя потоком электрического тока
, подаваемого на катушку двигателя, и тем самым разделяя угол основного шага двигателя на более мелкие шаги.

  • Базовый угол шага двигателя (0.72˚ / полный шаг) можно разделить на меньшие шаги в диапазоне от 1/1 до 1/250. Таким образом, микрошаг обеспечивает бесперебойную работу.
  • Благодаря технологии плавного изменения тока привода двигателя вибрация двигателя может быть сведена к минимуму для работы с низким уровнем шума.

◇ До 250 микрошагов

Благодаря микрошаговому драйверу можно задать разные углы шага (16 шагов до 250 делений) для двух переключателей настройки угла шага. Управляя входным сигналом для переключения угла шага через внешний источник, можно переключать угол шага между уровнями, установленными для соответствующих переключателей.

Особенности Microstep Drive


● Низкая вибрация
Технология привода Microstep в электронном виде делит угол шага на более мелкие ступени, обеспечивая плавное поступательное движение на низких скоростях и значительно снижая вибрацию. Хотя для уменьшения вибрации обычно используется демпфер или аналогичное устройство, конструкция с низким уровнем вибрации, используемая для самого двигателя - вместе с технологией микропереходного привода - снижает вибрацию более эффективно.Меры против вибрации могут быть значительно упрощены, поэтому они идеально подходят для большинства чувствительных к вибрации приложений и оборудования.

● Низкий уровень шума
Технология микрошагового привода эффективно снижает уровень шума, связанного с вибрацией, на низких скоростях, достигая низкого уровня шума. Мотор демонстрирует выдающуюся производительность даже в самых чувствительных к шуму условиях.


● Улучшенная управляемость
Новый микрошаговый драйвер Пентагона, с его превосходными характеристиками демпфирования, минимизирует выбросы и недолеты в ответ на изменения шага, точно следуя схеме импульсов и обеспечивая улучшенную линейность.Кроме того, шок, обычно возникающий в результате движений запуска и остановки, может быть уменьшен.

Шаговый двигатель и пакет драйверов

Обзор системы управления

Sensor Датчик для определения положения ротора

Датчик положения ротора встроен во встречный конец выходного вала двигателя:

Обмотка датчика обнаруживает изменения магнитного сопротивления из-за углового положения ротора.

с инновационным замкнутым контуром управления

Счетчик отклонений рассчитывает отклонение (отставание / опережение) фактического углового положения ротора с учетом команды положения по импульсному сигналу. Результат расчета используется для обнаружения «области ошибки» и управления двигателем путем переключения между режимами разомкнутого и замкнутого контуров.

  • Если отклонение позиционирования меньше} 1.8˚, двигатель работает в режиме разомкнутого контура.
  • Если отклонение позиционирования составляет 1,8 или более, двигатель работает в режиме замкнутого контура.

В режиме замкнутого контура возбуждение обмотки двигателя регулируется таким образом, чтобы развился максимальный крутящий момент для данного углового положения ротора. Этот метод контроля устраняет нестабильные точки (область ошибки) в характеристиках угла - крутящего момента.

Особенности AlphaStep

◇ Улучшенная производительность шагового двигателя

  • На высоких скоростях не будет «оплошности».Поэтому, в отличие от обычных шаговых двигателей, работа будет свободна от следующих ограничений:
  • Ограничения на скорости ускорения / замедления и коэффициент инерции, вытекающие из профиля импульса контроллера.
  • Ограничения на начальную частоту пульса, вызванные «ошибкой».
  • Используйте фильтр скорости, чтобы отрегулировать отзывчивость при запуске / остановке. Чувствительность запуска / остановки может быть отрегулирована с помощью 16 настроек без изменения данных контроллера (пусковой импульс, скорости ускорения / замедления).Эта функция предназначена для снижения ударных нагрузок и вибрации при работе на низкой скорости.

Возврат к механической работе на дому с использованием сигнала синхронизации возбуждения

● Сигнал синхронизации возбуждения
Сигнал синхронизации возбуждения (TIM.) Выводится, когда драйвер первоначально возбуждает шаговый двигатель (шаг «0»). Пакеты 5-фазного шагового двигателя и привода Oriental Motor выполняют начальное возбуждение при включении питания и передают последовательность возбуждения
каждый раз, когда подается импульсный сигнал, выполняя один цикл, когда вал двигателя вращается 7.2˚.

Используйте эти синхронизирующие сигналы, когда необходимо выполнить высоко воспроизводимый возврат к механическому домашнему режиму. В следующих разделах описывается возврат шагового двигателя к механическому режиму работы дома и использование сигналов синхронизации.

● Возврат к механическому режиму работы с шаговыми двигателями

При включении питания для запуска автоматического оборудования или перезапуске оборудования после сбоя питания необходимо вернуть шаговые двигатели в их стандартное положение.Эта операция называется «возврат к механическому дому».

При возвращении к механическому домашнему режиму для шаговых двигателей используются домашние датчики для обнаружения механического компонента, используемого для позиционирования. Когда обнаруженные сигналы подтверждаются, контроллер останавливает импульсный сигнал, и шаговый двигатель останавливается. Точность исходного положения при таком возвращении к механическому домашнему режиму зависит от эффективности обнаружения домашних датчиков. Поскольку эффективность обнаружения домашних датчиков варьируется в зависимости от таких факторов, как температура окружающей среды и скорость приближения области обнаружения механизма, необходимо уменьшить эти факторы для применений, которые требуют очень воспроизводимого механического определения исходного положения.

● Улучшенная воспроизводимость благодаря сигналу синхронизации возбуждения

Способ обеспечения того, чтобы исходное механическое положение не изменялось из-за различий в характеристиках обнаружения домашних датчиков, заключается в остановке импульсного сигнала путем логического умножения на сигнал синхронизации. Поскольку синхронизирующий сигнал выводится при начальном возбуждении, если импульсный сигнал останавливается, когда выводится синхронизирующий сигнал, механическое исходное положение всегда будет определяться при первоначальном возбуждении.

Соотношение между длиной кабеля и частотой передачи

По мере удлинения кабеля импульсной линии максимальная частота передачи уменьшается. В частности, резистивный компонент и паразитная емкость кабеля вызывают формирование цепи CR, тем самым задерживая время нарастания и спада импульса. Паразитная емкость в кабеле возникает между электрическими проводами и заземлением. Однако трудно предоставить четкие числовые данные, поскольку условия варьируются в зависимости от типа кабеля, расположения, прокладки и других факторов.

Частота передачи при работе в сочетании с нашими продуктами (эталонные значения фактических измерений) показаны ниже:

Влияние жесткости муфты на оборудование

Технические характеристики, которые указывают рабочие характеристики муфты, включают допустимую нагрузку, допустимую скорость, постоянную крутильной пружины, люфт (люфт) в муфте и допустимое смещение. На практике при выборе муфт для оборудования, которое требует высоких характеристик позиционирования или низкой вибрации, первичные критерии выбора были бы «жесткими, без люфта».«Однако в некоторых случаях жесткость сцепления оказывает лишь незначительное влияние на общую жесткость оборудования.

В этом разделе приводится пример сравнения общей жесткости оборудования, состоящего из шарико-винтового привода, в двух применениях, где используются челюстные муфты, такие как MCS, и сильфонные муфты, обеспечивающие более высокую жесткость. (Данные взяты из технического документа KTR, поэтому размеры муфт отличаются от продуктов, предлагаемых Oriental Motor.)

Обзор испытательного оборудования

Технические характеристики деталей

Константа пружины кручения кулачковой муфты
Cj = 21000 [Н ・ м / рад]

Константа пружины кручения сильфонного соединения
Cb = 116000 [Нм / рад]

Жесткость серводвигателя
См =

[Нм / рад]

Шариковый ходовой винт
ч = 10 [мм]

Шариковый винт, диаметр корневого круга
d = 28.5 [мм]

Длина шарикового винта
L = 800 [мм]

Жесткость подшипника в осевом направлении
Rbrg = 750 [Н / мкм]

Жесткость в осевом направлении шарико-винтовой гайки
Rn = 1060 [Н / мкм]

Модуль упругости шарико-винтовой передачи
Rf = 165000 [Н / мм2]

1. Получить крутильную жесткость шарикового винта, подшипника и гайки. Жесткость в осевом направлении шарикового винта Rs рассчитывается следующим образом:

Следовательно, общая жесткость в осевом направлении шарикового винта, подшипника и гайки Rt рассчитывается следующим образом:

Эта жесткость в осевом направлении применяется как жесткость при кручении Ct.

2. Получите общую жесткость оборудования C при использовании челюстной муфты.


3. Получите общую жесткость оборудования C при использовании сильфонной муфты.

4. Результаты расчета

,

Как работает шаговый двигатель

В этой статье вы узнаете, как работает шаговый двигатель. Мы рассмотрим основные принципы работы шаговых двигателей, их режимы движения и типы шаговых двигателей по конструкции. Вы можете посмотреть следующее видео или прочитать написанную статью.

Принцип работы


Шаговый двигатель - это бесщеточный двигатель постоянного тока, который вращается ступенчато. Это очень полезно, потому что его можно точно позиционировать без какого-либо датчика обратной связи, который представляет собой контроллер с разомкнутым контуром.Шаговый двигатель состоит из ротора, который обычно является постоянным магнитом, и он окружен обмотками статора. Когда мы постепенно активируем обмотки в определенном порядке и пропускаем через них ток, они намагничивают статор и создают электромагнитные полюса, соответственно, которые приводят двигатель в движение. Так что это основной принцип работы шаговых двигателей.

Режимы движения


Существует несколько различных способов управления шаговым двигателем.Первый - это волновой привод или возбуждение с одной катушкой. В этом режиме мы активируем только одну катушку за раз, что означает, что для этого примера двигателя с 4 катушками ротор совершит полный цикл за 4 шага.

Далее идет режим полного шагового привода, который обеспечивает намного более высокий выходной крутящий момент, потому что у нас всегда есть 2 активных катушки в данный момент времени. Однако это не улучшает разрешение шагового двигателя, и ротор снова совершает полный цикл за 4 шага.

Для увеличения разрешения шагового двигателя мы используем режим полушагового привода.Этот режим фактически является комбинацией двух предыдущих режимов.

Здесь у нас есть одна активная катушка, за которой следуют 2 активные катушки, а затем снова одна активная катушка, за которой следуют 2 активные катушки и так далее. Таким образом, в этом режиме мы получаем удвоенное разрешение при той же конструкции. Теперь ротор совершит полный цикл за 8 шагов.

Однако в настоящее время наиболее распространенным методом управления шаговыми двигателями является микрошаг. В этом режиме мы подаем переменный управляемый ток на катушки в виде синусоидальной волны.Это обеспечит плавное движение ротора, уменьшит напряжение деталей и повысит точность шагового двигателя.

Другим способом увеличения разрешения шагового двигателя является увеличение числа полюсов ротора и числа полюсов статора.

Типы шаговых двигателей по конструкции


По конструкции существуют 3 различных типа шаговых двигателей: шаговый двигатель с постоянным магнитом, шаговый двигатель с переменным сопротивлением и гибридный синхронный шаговый двигатель.

Степпер с постоянным магнитом имеет ротор с постоянным магнитом, который приводится в действие обмотками статора. Они создают противоположные полюса полярности по сравнению с полюсами ротора, который движет ротор.

В следующем типе шагового двигателя с переменным сопротивлением используется немагнитный ротор из мягкого железа. Ротор имеет зубья, которые смещены относительно статора, и когда мы активируем обмотки в определенном порядке, ротор перемещается соответственно, так что он имеет минимальный зазор между статором и зубьями ротора.

Гибридный синхронный двигатель модели это комбинации двух предыдущих степперов.Имеет зубчатый ротор с постоянными магнитами, а также зубчатый статор. Ротор имеет две секции, противоположные по полярности, и их зубья смещены, как показано здесь.

Это вид спереди широко используемого гибридного шагового двигателя, который имеет 8 полюсов на статоре, которые активируются 2 обмотками A и B. Поэтому, если мы активируем обмотку A, мы намагничиваем 4 полюса, из которых два из них будут иметь южную полярность, а два - северную.

Мы видим, что таким образом зубья роторов выровнены с зубьями полюсов A и выровнены с зубьями полюсов B.Это означает, что на следующем шаге, когда мы выключим полюса A и активируем полюса B, ротор будет двигаться против часовой стрелки, а его зубцы будут совмещены с зубцами полюсов B.

Если мы будем продолжать активировать полюса в определенном порядке, ротор будет двигаться непрерывно. Здесь мы также можем использовать различные режимы движения, такие как волновой привод, полный шаг, полушаг и микро шаг, чтобы еще больше увеличить разрешение шагового двигателя.

Выбор и подключение шаговых двигателей

На платах Duet используются двухполюсные драйверы шаговых двигателей. Это означает, что вы можете использовать шаговые двигатели, подходящие для биполярного привода, которые имеют 4, 6 или 8 проводов. Вы не можете использовать двигатели с 5 проводами, потому что они предназначены для работы только в однополярном режиме. (Некоторые однополярные двигатели можно превратить в биполярные двигатели, обрезав их на печатной плате.)

Самый простой для подключения 4-проводный двигатель. Внутри шагового двигателя находятся две катушки, каждая катушка имеет провод, соединенный с каждым концом.Пара проводов и катушек называется фазой. 4 провода соответствуют 4 выходным контактам каждого шагового драйвера в Duet (для определения фаз и подключения см. Ниже).

В 6-проводных шаговых двигателях по-прежнему есть 2 катушки, но у каждой катушки есть центральный отвод, который при необходимости эффективно разрезает ее пополам. Это создает дополнительный провод для каждой катушки. Вы можете использовать их в полукатушке, оставив два концевых провода не подключенными, или в режиме полной катушки, оставив центральные провода не подключенными. Обратитесь к спецификации двигателя, чтобы убедиться, что ваш Duet может подавать достаточный ток для того, как вы хотите их подключить.

8-проводный степпер имеет 4 катушки, поэтому с двумя проводами на катушку получается 8 проводов. Вы можете запустить 8-проводный шаговый двигатель в полукатушке (с подключением только 2 катушек) или в режиме полной катушки, а в режиме полной катушки вы можете выбрать подключение катушек последовательно или параллельно. В интернете есть много другой документации о том, как это сделать, просто убедитесь, что Duet справится с текущими требованиями. В конечном итоге нам нужно всего лишь 4 провода для подключения к Duet.

Это максимальный ток, который вы можете пропустить через обе обмотки одновременно.Максимальный ток через одну обмотку (который действительно имеет значение при использовании микрошагования) редко указывается и будет немного выше. Однако, даже если одна обмотка приводится в действие при указанном номинальном токе, двигатель сильно нагревается. Таким образом, обычной практикой является установка тока двигателя не более 85% от номинального тока. Поэтому, чтобы получить максимальный крутящий момент от ваших двигателей без их перегрева, вы должны выбирать двигатели с номинальным током не более чем на 25% выше, чем рекомендуемый максимальный ток привода шагового двигателя.Это дает:

  • Duet 0.6 и Duet 0.8.5 (рекомендуемый максимальный ток двигателя 1,5 A RMS) => Номинальный ток шагового двигателя <= 1,9 A
  • Duet 2 WiFi и Duet 2 Ethernet (максимальный ток двигателя 2,4 A RMS) => Номинальный шаговый двигатель ток <= 3.0A
  • Duet 2 Maestro (рекомендуемый максимальный ток двигателя 1.4A RMS с хорошим охлаждением вентилятора) => Номинальный ток шагового двигателя <= 1.7A. Однако, если вы используете двигатели с более низким номинальным током (например, от 1,0 до 1,2 А) и мощностью 24 В, драйверы будут работать холоднее.
  • Duet 3 Материнская плата 6HC и плата расширения 3HC (рекомендуемый максимальный ток двигателя 4.45A RMS) => Номинальный ток шагового двигателя <= 5.5A
  • Duet 3 Tooboard (рекомендуемый максимальный ток двигателя 1.4A RMS) => Номинальный ток шагового двигателя < = 1,75A

Это максимальный крутящий момент, который может обеспечить двигатель, когда обе обмотки находятся под напряжением при полном токе, прежде чем начнутся скачкообразные шаги. Удерживающий момент с одной обмоткой под напряжением при номинальном токе примерно в 1 / квт (2) раза больше.Крутящий момент пропорционален току (за исключением очень малых токов), поэтому, например, если вы установите драйверы на 85% от номинального тока двигателя, то максимальный крутящий момент составит 85% * 0,707 = 60% от указанного удерживающего момента.

Крутящий момент возникает, когда угол ротора отличается от идеального угла, который соответствует току в его обмотках. Когда шаговый двигатель ускоряется, он должен создавать крутящий момент, чтобы преодолеть собственную инерцию ротора и массу нагрузки, которую он движет. Чтобы создать этот крутящий момент, угол ротора должен отставать от идеального угла.В свою очередь, нагрузка будет отставать от положения, заданного прошивкой.

Иногда будет написано, что микрошаг снижает крутящий момент. Это на самом деле означает, что когда предполагается, что угол запаздывания равен углу, соответствующему одному микрошагу (поскольку вы хотите, чтобы положение было с точностью до одного микрошага), более высокий микрошаг предполагает меньший угол запаздывания, а значит, и меньший крутящий момент. Крутящий момент на единицу угла запаздывания (что действительно имеет значение) не уменьшается при увеличении микроперехода.Иными словами, отправка мотора за один микрошаг 1/16 приводит к точно таким же фазовым токам (и, следовательно, к тем же силам), что и к отправке двух 1/32 микрошагов или четырех 1/64 микрошагов и так далее.

Существует два соответствующих размера: номер размера Nema и длина. Номер размера Nema определяет квадратный размер корпуса и положение монтажных отверстий. Самый популярный размер для 3D-принтеров - Nema 17, корпус которого имеет площадь не более 42,3 мм и фиксирующие отверстия в квадрате со стороны 31 мм.

Двигатели Nema 17 бывают различной длины, от 20-миллиметровых «блинных» двигателей до 60-миллиметровых двигателей. Как правило, чем длиннее двигатель, тем больше его удерживающий момент при номинальном токе. Более длинные шаговые двигатели также имеют большую инерцию ротора. Все дуэты должны иметь возможность управлять ими, хотя некоторые двигатели Nema 17 могут быть рассчитаны до 2 А, что является пределом для Duet 2 Maestro (хотя вы всегда можете запустить двигатели с меньшим током).

Двигатели Nema 23 имеют более высокий крутящий момент, чем двигатели Nema 17.Duet 2 (WiFi и Ethernet) может управлять ими, если вы выбираете их тщательно, в частности, в отношении номинального тока, максимум до 2,8A. Duet 3 должен иметь возможность управлять двигателями большего размера, до 5,5А. Вы должны использовать питание 24 В на Duet 2 и 32 В на Duet 3 для более крупных двигателей.

Двигатели Nema 34 еще больше, с большим крутящим моментом и обычно используются в приложениях с ЧПУ. Duet 3 также может управлять этими двигателями до 5,5А. Для достижения высоких скоростей с большими двигателями вам может потребоваться более высокое напряжение, чем максимум 32 В для Duet 3.Можно изменить Duet 3, чтобы увеличить это значение до 48 В и, возможно, до 60 В (что является ограничением драйвера шагового двигателя), хотя это аннулирует вашу гарантию; см. https://forum.duet3d.com/post/133293

Существует два общих угла шага: 0,9 и 1,8 градуса на полный шаг, что соответствует 400 и 200 шагам / оборот. Большинство 3D-принтеров используют двигатели с шагом 1,8 град / шаг.

Помимо очевидной разницы в угле шага:

  • Двигатели 0,9 градуса имеют немного более низкий удерживающий момент, чем аналогичные 1.8-градусные двигатели от того же производителя
  • Однако для получения заданного крутящего момента угол запаздывания, необходимый для 0,9-градусного двигателя, немного больше половины угла запаздывания аналогичного 1,8-градусного двигателя. Или, другими словами, при малых углах запаздывания у двигателя 0,9 градуса крутящий момент почти в два раза больше, чем у двигателя 1,8 градуса при том же угле запаздывания.
  • При заданной скорости вращения 0,9-градусный двигатель производит вдвое больше индуктивной обратной эдс, чем 1,8-градусный двигатель. Таким образом, вам, как правило, нужно использовать питание 24 В для достижения высоких скоростей с 0.Моторы 9deg.
  • 0,9 градусным двигателям нужно, чтобы шаговые импульсы доставлялись водителям с удвоенной частотой 1,8 градусного двигателя. Если вы используете высокий микрошаг, тогда скорость может быть ограничена скоростью, с которой электроника может генерировать шаговые импульсы. Для решения этой проблемы можно использовать режим интерполяции с 16-кратным микропереходом драйверов TMC2660 в Duet 2 WiFi / Ethernet. Драйверы Duet 2 Maestro и Duet 3 могут интерполироваться при любой настройке микрошагов.

Индуктивность двигателя влияет на скорость, с которой водитель шагового двигателя может управлять двигателем до того, как крутящий момент падает.Если мы временно игнорируем противо-ЭДС из-за вращения (см. Далее), а номинальное напряжение двигателя намного меньше, чем напряжение питания привода, то максимальное число оборотов в секунду перед падением крутящего момента составляет:

revs_per_second = (2 * supply_voltage) / (steps_per_rev * pi * индуктивность * ток)

Если двигатель приводит ремень GT2 через шкив, это дает максимальную скорость в мм / с как:

скорость = (4 * pulley_teeth * supply_voltage) / (steps_per_rev * pi * индуктивность * ток)

Пример: 1.8-градусный / шаговый двигатель (т.е. 200 шагов / об.) С индуктивностью 4 мГн работает при 1,5 А при напряжении питания 12 В, и привод ремня GT2 с 20-зубчатым шкивом начинает терять крутящий момент со скоростью около 250 мм / с. Это скорость ленты, которая на CoreXY или дельта-принтере не равна скорости головки.

На практике крутящий момент будет падать раньше, чем это из-за обратной эдс, вызванной движением, и потому что вышеупомянутое не учитывает сопротивление обмотки. Моторы с низкой индуктивностью также имеют низкую ЭДС из-за вращения.

Это означает, что если мы хотим достичь высоких скоростей, нам нужны двигатели с низкой индуктивностью и высоким напряжением питания. Максимальное рекомендуемое напряжение питания для Duet 2 WiFi / Ethernet составляет 25 В, для Duet 2 Maestro - 28 В, а для Duet 3 - 32 В.

Это просто сопротивление на фазу и падение напряжения на каждой фазе, когда двигатель находится в неподвижном состоянии, и фаза передает свой номинальный ток (который является результатом сопротивления и номинального тока). Это неважно, за исключением того, что номинальное напряжение должно быть значительно ниже напряжения питания для шаговых драйверов.

Когда шаговый двигатель вращается, он создает обратную эдс. При идеальном нулевом угле запаздывания он на 90 градусов не в фазе с напряжением возбуждения, а в фазе с обратной ЭДС из-за индуктивности. Когда двигатель создает максимальный крутящий момент и находится на грани пропуска шага, он находится в фазе с током.

Обратный ЭДС из-за поворота обычно не указывается в спецификации, но мы можем оценить его по следующей формуле:

ок.

В формуле предполагается, что удерживающий момент указан для обеих фаз, находящихся под напряжением при номинальном токе.Если это указано только с одной фазой под напряжением, замените sqrt (2) на 2.

Пример: рассмотрим 200-шаговый двигатель, приводящий каретку через 20 зубчатый шкив и ремень GT2. Это движение 40 мм на оборот. Для достижения скорости 200 мм / сек нам нужно 5 об / сек. Если мы используем двигатель с удерживающим моментом 0,55 Нм, когда обе фазы работают при 1,68 А, пиковая обратная эдс из-за вращения составляет 1,414 * 3,142 * 0,55 * 5 / 1,68 = 7,3 В.

Насколько точна эта формула? dc42 измерил, а затем рассчитал обратную эдс для двух типов двигателей:

  • 17HS19-1684S: измерено 24 В, рассчитано 24.24 В при условии, что удерживающий момент указан для обеих фаз, находящихся под напряжением при номинальном токе.
  • JK42HS34-1334A: измерено 22 В, рассчитано 15,93 В с учетом удерживающего момента 0,22 Нм при подаче напряжения на обе фазы при номинальном токе. Возможно, удерживающий момент для этого двигателя указан только с одной фазой под напряжением, и в этом случае расчетное значение становится 22,53 В. Я также видел удерживающий момент для этого двигателя, приведенный в другой спецификации как 0,26 Нм, что увеличивает расчетное значение до 18,05 В.

Если у вас есть целевая скорость движения для вашего принтера, вы можете определить, по крайней мере, приблизительно, какое напряжение питания вам потребуется для драйверов двигателя. Вот как с примером расчета:

  1. Определите свою целевую скорость движения. Для этого примера я буду использовать 200 мм / сек.
  2. Исходя из целевой скорости движения, определите максимальную скорость ремня в худшем случае. Для декартовых принтеров наихудшим случаем является движение X или Y, поэтому наихудшая скорость ленты равна скорости движения.Для принтера CoreXY худший случай - это диагональное движение, и соответствующая скорость ленты в 2 раза превышает скорость движения. Для дельта-принтера наихудший случай - это радиальное перемещение около края кровати, а наихудший случай - скорость движения, деленная на tan (theta), где theta - наименьший угол диагонального стержня к горизонтали. На практике мы не можем использовать целевую скорость перемещения для радиальных перемещений прямо до края слоя из-за расстояния, необходимого для ускорения или замедления, поэтому примите значение тета в качестве угла, когда насадка находится на расстоянии около 10 мм от края слоя напротив башни.Для моей дельты это 30 градусов, поэтому максимальная скорость ленты составляет 200 / загар (30 градусов) = 346 мм / сек.
  3. Отрегулируйте обороты двигателя в секунду на максимальной скорости ремня, разделив скорость ремня на шаг зубьев ремня (2 мм для ремней GT2) и количество зубьев на шкиве. Моя дельта использует шкивы с 20 зубцами, поэтому максимальное число оборотов в секунду составляет 346 / (2 * 20) = 8,7.
  4. Отработать пиковую ЭДС за счет индуктивности. Это revs_per_second * pi * motor_current * motor_inductance * N / 2, где N - число полных шагов за оборот (так 200 для 1.8-градусные двигатели или 400 для 0,9-градусных двигателей). Мои двигатели имеют 0,9 градуса с индуктивностью 4,1 мГн, и я обычно использую их при 1А. Таким образом, обратная эдс из-за индуктивности составляет 8,7 * 3,142 * 1,0 * 4,1e-3 * 400/2 = 22,4 В.
  5. Вычислить примерную обратную ЭДС из-за вращения. Из приведенной ранее формулы это sqrt (2) * pi * Rating_holding_torque * Revs_per_second / Rating_Current. Мои двигатели имеют номинальный ток 1,68 А и момент удержания 0,44 Нм, поэтому результат равен 1,414 * 3,142 * 0,44 * 8,7 / 1,68 = 10,1 В
  6. Предпочтительно, чтобы напряжение питания драйвера было не меньше суммы этих двух обратных эдс , плюс еще несколько вольт.Если у вас есть два двигателя последовательно, требуемое напряжение удваивается.

В моем примере это дает 32,5 В, что выше рекомендованного входного напряжения 25 В для Duet 2. Но, по крайней мере, мы знаем, что для дельта-движения в худшем случае скорость движения 200 мм / с, если я использую 24 В тогда подача составляет более 2/3 от теоретического значения, поэтому крутящий момент, доступный для этого перемещения, не должен уменьшаться более чем на 1/3 от обычного доступного крутящего момента. С другой стороны, подача 12 В явно была бы недостаточной - это объясняет, почему я смог достичь только 150 мм / с, прежде чем обновил принтер до 24 В.

Существует онлайн-калькулятор, который делает это наоборот (то есть определяет скорость, с которой крутящий момент начинает падать) на https://www.reprapfirmware.org/.

  • Если только вы не будете использовать внешние драйверы шаговых двигателей, выбирайте двигатели с номинальным током не менее 1,2 А и не более 2,0 А для Duet 0,6 и Duet 0,8,5, 3 А для Duet 2, 7 А для основного и второго типа Duet 3. платы расширения и 1,7 А для панелей инструментов Duet 3 или Duet 2 Maestro.
  • Запланируйте работу каждого шагового двигателя при 50–85% его номинального тока.
  • Размер: Nema 17 - самый популярный размер, используемый в 3D-принтерах. Nema 14 является альтернативой в экструдере с высокой редуктором. Используйте двигатели Nema 23, если вы не можете получить достаточный крутящий момент от длинных двигателей Nema 17. Duet 3 также может управлять двигателями Nema 34.
  • Избегайте двигателей с номинальным напряжением (или произведением номинального тока и фазового сопротивления)> 4 В или индуктивности> 4 мГн.
  • Выберите 0,9 град / шаг двигателя, где вы хотите дополнительную точность позиционирования, например, для башенных моторов дельта-принтера.В противном случае выберите двигатели 1,8 град / шаг.
  • Если вы используете какие-либо 0,9 град / шаговые двигатели или двигатели с высоким крутящим моментом, используйте мощность 24 В, чтобы вы могли поддерживать крутящий момент на более высоких скоростях.
  • При использовании экструдера с высокой редуктором (например, экструдера, в котором используется гибкий кабель привода для передачи крутящего момента от двигателя к червячному редуктору), используйте короткий 1,8-градусный двигатель с малой индуктивностью для его привода.

Номера дисков, используемые в G-коде, соответствуют следующим меткам драйверов на плате (ах):

Drive номер Duet 3
доска этикетки
Duet 2 WiFi / Ethernet
плата этикетка
Duet 2 Maestro
доска этикетки
0 DRIVER_0 X
1 DRIVER_1 Да
2 DRIVER_2 З.А. ZB (Два заголовки, подключенными последовательно)
3 DRIVER_3 Е0
4 DRIVER_4 Е1
5 DRIVER_5 E2 (On Duex 2/5) E2 (контакты для внешнего драйвера)
6 E3 (On Duex 2/5) E3 (контакты для внешнего драйвера)
7 E4 (On Duex 5)
8 E5 (On Duex 5)
9 E6 (On Duex 5)
10 На заголовке LCD_CONN
11 На заголовке LCD_CONN

Чтобы увидеть точное расположение выводов, проверьте схемы соединений здесь:

Электрическая схема Duet 3

Схема подключения Duet 2 WiFi / Ethernet

Электрическая схема Duet 2 Maestro

Duet 3 имеет 6 встроенных шаговых драйверов.Duet 2 WiFi, Ethernet и Maestro имеют 5 встроенных шаговых драйверов.

Для подключения шаговых двигателей к внутренним драйверам см. Схему подключения Duet 3, схему подключения Duet 2 WiFi / Ethernet или схему подключения Duet 2 Maestro. Схема контактов каждого разъема шагового двигателя такая же, как и у других популярных 3D-принтеров.

Для ВСЕХ ДУЭТОВ необходимо подключить два провода для одной фазы шагового двигателя к двум контактам на одном конце разъема, а провода для другой фазы к двум контактам на другом конце. См. Следующий раздел, чтобы определить фазы вашего двигателя.

Каждый разъем шагового двигателя имеет четыре контакта. На Duet 2 WiFi / Ethernet они обозначены «2B 2A 1A 1B» на задней панели и на электрической схеме. «1» и «2» относятся к катушке или фазе, «A» и «B» относятся к положительному и отрицательному.

На Duet 2 Maestro и Duet 3 четыре контакта разъема двигателя имеют маркировку «B1 B2 A1 A2» ​​на задней стороне платы и на электрической схеме.«A» и «B» относятся к катушке или фазе, «1» и «2» относятся к положительному и отрицательному. Это соглашение об именах, используемое большинством производителей шаговых двигателей.

Осторожно! Перепутывание фаз на 4-контактном разъеме может и часто приводит к повреждению шагового привода. Итак, убедитесь, что вы знаете, какие пары проводов принадлежат к одной фазе. Неважно, к какой фазе вы подключаетесь, к какой паре выводов или в какую сторону вы подключаете каждую фазу: переключение двух фаз или переключение пары проводов в фазе просто заставляет двигатель вращаться в другую сторону, которую вы можно исправить в конфиге.г файл.

Будьте особенно осторожны при использовании шаговых двигателей со съемными кабелями! Двигатель Nema 17 с отсоединяемым кабелем обычно имеет 6-контактный разъем JST, но разные производители используют разные выводы на этом разъеме. Всегда проверяйте фазы шагового двигателя (см. Следующий раздел) при использовании двигателей со съемными кабелями.

Настоятельно рекомендуется заземлить корпуса шагового двигателя , особенно в принтерах с ременным приводом.В противном случае движение ремней вызывает накопление статического заряда, который в конечном итоге изгибается в обмотках. Движение нити в экструдерах может также вызвать накопление статического заряда на приводном двигателе экструдера. Если двигатели прикручены к металлической раме, заземления рамы достаточно.

Вот два способа соединить провода шагового двигателя в фазы:

  1. Используйте мультиметр. Между двумя проводами, принадлежащими к одной фазе, должно быть сопротивление в несколько Ом, а между проводами, принадлежащими к разным фазам, не должно быть неразрывности.
  2. Если провода двигателя ни к чему не подключены, вращайте шпиндель между пальцами. Замкните два провода вместе, затем снова раскрутите шпиндель. Если вращение намного сложнее, чем раньше, эти два провода принадлежат одной и той же фазе. В противном случае попробуйте еще раз с другой парой проводов, замкнутых вместе.

Если у вас два шаговых двигателя Z, подключите их к разъемам ZA и ZB. Эти разъемы соединены последовательно, что лучше, чем их параллельное соединение для большинства типов шаговых двигателей, используемых в 3D-принтерах.

Если у вас только один шаговый двигатель Z, подключите его к разъему ZA и вставьте две перемычки в разъем ZB. Платы Duet 2 обычно поставляются с уже установленными перемычками.

Если у вас два шаговых двигателя Z, то для типов двигателей, обычно используемых в RepRaps (то есть с номинальным током в диапазоне от 1,2 до 2,0 А), лучше соединять их последовательно, чем параллельно. Google "проводные шаговые двигатели в серии" для инструкций, как это сделать, например:

http: // www.instructables.com/id/Wiring-Y ...]

Некоторые недавние китайские комплекты 3D-принтеров имеют слаботочные Z-шаговые двигатели, которые предназначены для параллельного подключения. Если двигатели имеют номинальный ток 1,0 А или ниже, подключите их параллельно.

Используйте команду M584 (см. Http: //reprap.org/wiki/G-code#M584: _Set _...), чтобы указать, какие драйверы используются для соответствующей оси. Вы должны использовать RepRapFirmware 1.14 или более позднюю версию.

См. Страницу использования внешних драйверов для более подробной информации.

Если ваши двигатели имеют рейтинг выше 2.8А, и вы используете Duet 2 (Wi-Fi или Ethernet), или выше примерно 2А, и вы используете Duet 2 Maestro, или устаревший Duet 0.6 или 0.8.5, или если им нужно более высокое напряжение, чем может обеспечить Duet, то вы нужны внешние драйверы шагового двигателя. Они обычно имеют оптически изолированные входы step / dir / enable. Например, драйверы шаговых двигателей с номиналом до 5 А, использующие чип шагового драйвера TB6600, широко доступны на eBay.

Если драйверам требуется не более примерно 2 мА при напряжении 3 В на входе ступени, направления и разрешения, вы можете подключить их непосредственно от разъема расширения Duet.См. Схемы подключения Duet 2 WiFi / Ethernet для разводки разъемов расширения. В противном случае вам следует использовать интегральные схемы с переключением уровня от 3,3 до 5 В, например 74HCT04, чтобы повысить уровень сигнала до 5 В и управлять им. Для этой цели вы можете использовать разделительную доску расширения Duet.

Чтобы переназначить двигатели X, Y или Z на внешние драйверы в RepRapFirmware 1.14 или более поздней версии, используйте команду M584 (см. M-код G584). Сигналы включения на разъеме расширения по умолчанию активны, но вы можете изменить это с помощью команды M569 (см. M569 Gcode).Вы также можете установить минимальную ширину шага в команде M569 (попробуйте 1us или 2us при использовании внешних драйверов) и настроить направление.

Перед выполнением этого шага временно разрешите перемещение оси без возврата в исходное положение, перейдя к консоли G-кода и введя: M564 S0 H0

Вернитесь на страницу управления машиной. В это время мы проверим работу наших шаговых двигателей.

Переместите каждый шаговый двигатель по отдельности на 1 мм в каждом направлении.

Обратите внимание, что шагер не может быть перемещен до возврата в исходное положение, если только команда M564 не используется для отмены этого значения безопасности по умолчанию.


Смотрите также


avtovalik.ru © 2013-2020