Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Как подобрать источник питания для шагового двигателя


Выбор блока питания

nikitadesign
Загрузка

27.12.2016

3813

Вопросы и ответы Здравствуйте!

Популярная тема для любого новичка, который собирает свое первое устройство. Перечитал не одну статью, но так до конца и не разобрался как ПРАВИЛЬНО рассчитать источник питания.

Имеем 17HS4401 - 1 шт, 17HS8401 - 3 шт, управляется всё через CNC Shield V3 + drv8825.

Помогите, рассчитать блок питания.

Ответы на вопросы

Популярные вопросы

Дима99
Загрузка

24.06.2020

620

Посоветуйте какой приер выбрать. У меня есть один, Anet A8, но мне не очень-то нравится. Что выбрать качественное и не дорогое

Читать дальше Андрей64
Загрузка

21.06.2020

662

У меня имеются две модели и встроенная в процессор видеокарта. Новую не могу себе позволить.

Режу большие модели meshmixer'ом, новые...

Читать дальше ZhenyaKa
Загрузка

01.12.2016

8726

slic3r перед тем, как выкладывать верхние слои, кладет мосты, а прекрасный Simpli3D этого не делает :(

То есть вот это зелено...

Читать дальше

Выбор блока питания с шаговым двигателем

Некоторые люди могут считать шаговый двигатель более сложным, чем стандартный двигатель постоянного тока. В какой-то степени это может быть правдой, однако шаговые двигатели дают гораздо больше преимуществ по сравнению с двигателями постоянного тока. Некоторые примеры этих преимуществ включают в себя; простое управление с помощью компьютера, точное управление вращением и высокий крутящий момент на низких скоростях.

Найти источник питания для шагового двигателя довольно легко. Фактически, почти любой стандартный источник питания подойдет для быстрых, одноразовых работ.Тем не менее, для серьезных любителей и коммерческих / промышленных проектов, вы, возможно, захотите немного больше подумать о источниках питания с шаговым двигателем. В конце концов, это лучший способ оптимизировать производительность и максимизировать эффективность двигателя.

Вот что мы рассмотрим при выборе источников питания шагового двигателя.

Содержание:

  • Что такое шаговый двигатель?
  • Шаговый двигатель: практическое применение
  • Шаговый двигатель: нецелесообразно Использует
  • Зачем использовать шаговый двигатель?
  • Что искать в вашем источнике питания
  • Заключение

Что такое шаговый двигатель?

Шаговый двигатель определяется как «бесщеточный синхронный электродвигатель» с несколькими катушками, организованными в группы, называемые «фазами».«Он вращается, один шаг за раз, путем преобразования цифровых импульсов для подачи питания на каждую фазу в данной последовательности. Эти двигатели в основном являются двигателями постоянного тока, которые движутся дискретными шагами, обусловленными механическими вращениями вала.

Шаговые двигатели посылают отдельный импульс для каждого шага, который они делают, и каждый шаг, который они делают, примерно одинакового размера. Эти импульсы заставляют двигатель вращаться под точным углом (1,8 °), следовательно, управляя положением двигателя без необходимости использования механизма обратной связи.

Именно поэтому шаговые двигатели, как правило, являются предпочтительными двигателями для приложений управления движением, которые требуют высокой точности.

Шаговый двигатель : практическое применение

Шаговые двигатели

используются в промышленных и коммерческих условиях. На самом деле, их часто предпочитают из-за их низкой стоимости, высокой надежности и высокого крутящего момента при низкой скорости. Это простые, прочные механизмы, которые могут работать практически в любой среде, независимо от того, насколько она грубая.

Поскольку шаговые двигатели движутся с точными, повторяемыми шагами, они отлично подходят для применений, где требуется регулирование скорости, низкоскоростной крутящий момент и точное позиционирование электронных компонентов.

  • Позиционирование. Такие вещи, как 3D-принтеры, платформы для камер и некоторые дисководы, требуют точного позиционирования. Шаговые двигатели идеально подходят для этого, поскольку они двигаются точными, повторяемыми шагами.
  • Низкоскоростной крутящий момент. Максимальный крутящий момент шагового двигателя всегда на низких оборотах, что делает их отличным выбором для приложений, где требуется низкая скорость без ущерба для точности. Обычные двигатели постоянного тока обычно не предлагают комбинации низкой скорости и высокой точности.
  • Контролируемая скорость. Говоря о скорости, точные приращения шаговых двигателей обеспечивают превосходное управление для процессов автоматизации и робототехники, которые требуют скорости вращения.

Но с этим приходят некоторые ограничения, которые следует принять во внимание. Точно так же, как вы не использовали бы паяльник вместо паяльной лампы (и наоборот), есть некоторые сценарии, когда шаговый двигатель не лучший выбор.

Шаговый двигатель: нецелесообразное использование

То, что шаговые двигатели имеют точность и постоянство, им не хватает эффективности, скорости и обратной связи.

  • Ограниченный высокоскоростной крутящий момент. Как упоминалось ранее, шаговые двигатели обеспечивают превосходное сочетание точности и низких скоростей при максимальном крутящем моменте. Однако это также означает, что они не идеальны для высокоскоростных сольных выступлений.
  • Неэффективно / Низкоэффективно. Потребляемый ток шаговых двигателей не зависит от нагрузки, которую они несут. Они, как правило, сильно нагреваются, потому что, в отличие от двигателей постоянного тока, они потребляют максимальный ток, когда не выполняют никакой работы.
  • Мало что нет отзывов. Одним из самых больших недостатков использования шагового двигателя является отсутствие обратной связи. Хотя они обладают высокой точностью и стабильностью, большинство шаговых двигателей не имеют единой обратной связи относительно их положения.

Зачем использовать шаговый двигатель?

В целом, преимущества шагового двигателя значительно перевешивают недостатки, особенно при правильных обстоятельствах. Многие люди считают, что шаговый двигатель немного сложнее (и сложнее), чем стандартный двигатель постоянного тока, и поэтому не хотят его испытывать.

Хотя это, в некоторой степени, может быть правдой, шаговые двигатели сияют в практических ситуациях, для которых они были разработаны.

Например, те, о которых мы упоминали выше, а именно 3D-печать и жесткие диски. Но есть и другие приложения, которые лучше всего подходят для шаговых двигателей:

  • Робототехника
  • Антенны
  • Телескопы
  • Часы
  • Традиционная печать (подача и печать бумаги)
  • Текстильные машины
  • Игровые автоматы
  • Сварочное оборудование
  • Автоматизация производства
  • Лазеры и оптика, особенно линейная и ступени вращения
  • Системы контроля жидкости
  • Планшетные сканеры
  • Медицинское оборудование для визуализации
  • Интеллектуальное освещение
  • Объективы камер
  • Станки с ЧПУ
  • Компакт-диски

Важно отметить, что в большинстве, если не во всех этих областях применения используйте источник питания постоянного тока, чтобы запустить их шаговый двигатель.Это связано с тем, что шаговые двигатели работают лучше и намного эффективнее, когда напряжение в несколько раз превышает их номинальное напряжение.

При этом важно знать, какой источник питания использовать для вашего шагового двигателя.

Что нужно искать в блоке питания

При выборе источника питания постоянного тока для вашего шагового двигателя вы должны принять во внимание три вещи: напряжение, ток и тип источника питания.Наиболее сложным фактором из этих трех обычно является напряжение и ток, поэтому мы рассмотрим их в первую очередь.

Шаг 1. Сложите напряжение для ваших шаговых двигателей Расходные материалы

Чтобы выбрать лучший источник питания для вашего шагового двигателя, вам нужно сложить напряжение двигателей. Как и большинство двигателей, шаговые двигатели имеют номинальное напряжение и ток. Эти цифры скажут вам максимальный ток, который вы можете ожидать при подключении двигателя к определенному напряжению.

Например, возьмем типичную модель с номинальным напряжением 2,8 В и током 1,68 Ампер. Это означает, что если вы подключите шаговый двигатель к напряжению 2,8 вольт, он получит примерно 1,68 ампер.

Если он будет работать при значениях, превышающих 2,8, он будет потреблять больше тока, чем его максимум, а в большинстве случаев - чрезмерно нагревать двигатель. Вот почему большинство людей сразу не подключат шаговый двигатель к источнику питания. Вместо этого они будут использовать драйвер шагового двигателя для регулирования тока.

Драйвер шагового двигателя гарантирует, что двигатель не пытается потреблять больше тока. Это предохраняет его от перегрева без ущерба для эффективности двигателя.

Итак, сначала определите количество шаговых двигателей в вашей системе. Убедитесь, что все они имеют одинаковые требования к напряжению. Затем добавьте их текущие номинальные значения.

Скажем, у вас есть четыре шаговых двигателя. Каждый двигатель нуждается в ½ ампер (или 0,5 ампер) тока.

В целом, ваш максимальный необходимый ток составляет 2 А.

Шаг 2. Изучите характеристики шагового двигателя

После того, как вы добавили максимальный ток, необходимый для всей вашей системы, изучите характеристики каждого двигателя, чтобы определить номинальное напряжение. Что бы это ни было, вам нужно получить источник питания, вдвое превышающий номинальное напряжение. Что касается двигателей с номинальным напряжением 2,8 В, вам понадобится источник питания, который работает на 5,5 или 6 Вольт.

Отсюда, в основном, нужно помнить эти цифры и объединить их с небольшим исследованием, чтобы найти лучший источник питания, который вы можете использовать, например, источник постоянного тока или вариационный блок.В идеале, тот, который соответствует требованиям напряжения и тока без ущерба для вашего бюджета.

Шаг 2.5. Рассмотрим размер двигателя

Одним из незначительных факторов, который следует учитывать, является размер двигателя относительно того, что вы ожидаете от него. Большие шаговые двигатели способны обеспечивать большую мощность по сравнению с более мелкими моделями. Некоторые двигатели могут быть меньше, чем арахис, и при этом функционировать так, как ожидается, но не так мощно.

Учитывайте значения крутящего момента этих моделей.Более крупным двигателям с более высоким крутящим моментом и большей мощностью, очевидно, понадобится источник питания постоянного тока, чтобы соответствовать - тот, который примерно в пределах своего диапазона размеров.

Например, NEMA (Национальная ассоциация производителей электрооборудования) 17 - это размер, обычно используемый для 3D-принтеров и тому подобного. Модели меньше, чем NEMA 17, например, NEMA 14, можно использовать в микро-робототехнических или аниматронных приложениях. А более крупные модели (например, NEMA 57) часто используются в станках с ЧПУ и в промышленных приложениях.

Это не относится ко всем двигателям, но иногда источник питания постоянного тока примерно такого же размера, что и ваш шаговый двигатель, будет соответствовать параметрам и требованиям указанного двигателя.

Шаг 3. Найдите лучшие предложения

После того, как вы знаете, какой источник питания вам понадобится, последний шаг - углубиться в исследование. Как и в случае с большинством вещей, это, вероятно, не лучший подход для поиска «источников питания» и покупки самого первого рекомендованного предмета, особенно без предварительного прочтения информации об использовании и обзорах, и , особенно , если это ваш первый раз.

Допустим, вы покупаете комплекты электроники для взрослых. Вы можете использовать поисковую систему, чтобы найти список рекомендаций, поставщиков и производителей.Но тогда самым разумным шагом будет тщательный анализ каждой рекомендации, одна за другой, чтобы найти, какая из них лучше всего подходит вашим хобби, опыту и бюджету.

То же самое и с блоками питания для шаговых двигателей. Есть много блогов, видео и интернет-магазинов с приличным выбором блоков питания для просмотра. Есть также много онлайн-форумов, которые вы можете посетить для получения советов, рекомендаций и всесторонних обсуждений с людьми, спрашивающими то же самое.

Заключение

Подведем итог нашей статье о источниках питания шагового двигателя:

Содержание:

  • Что такое шаговый двигатель?
  • Шаговый двигатель: практическое применение
  • Шаговый двигатель: нецелесообразно Использует
  • Зачем использовать шаговый двигатель?
  • Что нужно искать в блоке питания

Мы надеемся, что эта статья была информативной.Не стесняйтесь зайти в интернет-магазин Circuit Specialists за некоторыми довольно выгодными предложениями.

У нас есть широкий выбор недорогих блоков питания с шаговым двигателем, которые обязательно отвечают всем вашим требованиям и параметрам.

,

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. 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 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 двигатель (шаг 200 об / 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 совпадает со скоростью 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:

приблизительный_пак_бэк_emf_due_to_rotation = sqrt (2) * пи * оцененный_холдинг_торк

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 наихудший случай - чистое 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 вплоть до края кровати из-за расстояния, необходимого для ускорения или замедления, поэтому примите значение тета в качестве угла, когда насадка находится примерно в 10 мм от края кровати 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 - количество 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. По формуле, приведенной ранее, это sqrt (2) * pi * selected_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 менее 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 до того, как 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 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 двухпроводного 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 есть 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 около 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 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, вы должны использовать интегральные схемы с изменением 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 импульса 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 шаговый механизм не может быть перемещен до возврата в исходное положение, если только команда M564 не используется для отмены этого безопасного значения по умолчанию.

4.1. Выбор источника питания, тика и шагового двигателя

Информация в этом разделе может помочь вам выбрать источник питания, контроллер Tic и шаговый двигатель, которые будут хорошо работать вместе.

Конфигурации шагового двигателя

Существуют разные типы шаговых двигателей. Tic предназначен для работы с двухфазными шаговыми двигателями, которые могут быть подключены в биполярной конфигурации. Следующая диаграмма показывает примеры таких шаговых двигателей:

Tic работает с двухфазными шаговыми двигателями, которыми можно управлять в биполярной конфигурации.

Ваш шаговый двигатель должен иметь одну из конфигураций, показанных выше, иначе он может не работать с Tic. В следующем разделе объясняется, как подключить эти шаговые двигатели к вашему Tic.

Номинальное напряжение и ток

При выборе источника питания, контроллера Tic и шагового двигателя необходимо учитывать номинальные значения напряжения и тока каждого из них.

Диапазон напряжений вашего блока питания - это диапазон напряжений, которые вы ожидаете от блока питания во время работы.Обычно есть некоторое изменение выходного напряжения, поэтому вы должны рассматривать его как диапазон, а не просто одно число. В частности, имейте в виду, что полностью заряженный аккумулятор может иметь напряжение, значительно превышающее его номинальное напряжение.

Предел тока источника питания - это то, какой ток может обеспечить источник питания. Обратите внимание, что блок питания не будет пропускать этот ток через вашу систему; Свойства системы и напряжение источника питания определяют, сколько тока будет течь, но есть предел тому, какой ток может обеспечить источник питания.

Диапазон рабочего напряжения у Tic - это диапазон напряжений, от которых он может питаться. Рабочие напряжения различных контроллеров Tic показаны в таблице ниже. Тику требуется источник питания постоянного тока.

Непрерывный ток на фазу Tic - это максимальный ток, который Tic может непрерывно подавать на каждую фазу шагового двигателя. Непрерывный ток на фазу различных контроллеров Tic показан в таблице ниже.

Tic T500 Tic T834 Tic T825 Tic T249 тик 36в4
Диапазон рабочего напряжения: 4,5 В до 35 В 2,5 В до 10,8 В 8,5 В до 45 В 10 В до 47 В 8 В до 50 В
Постоянный ток на фазу: 1,5 A 1,5 A 1,5 A 1.8 А 4 A

Примечание. Хотя Tic T500 может работать при напряжении до 4,5 В, напряжение питания ниже 5,5 В может привести к падению логического напряжения платы, потенциально до 4 В, когда источник питания равен 4,5 В. Эта логика падение напряжения приводит к тому, что измерения напряжения VIN на Tic становятся неточными (слишком высокими). Если вы подключаете аналоговые напряжения, питаемые от внешнего источника, к Tic, более низкое логическое напряжение приведет к повышению аналоговых показаний Tic и, возможно, потребует повторной калибровки.Падение логического напряжения не должно влиять на потенциометр, который подключен к Tic стандартным способом с использованием выводов GND, SDA / AN и SCL, поскольку напряжение на выходе потенциометра будет падать на тот же процент, что и логическое напряжение Tic.

Номинальный ток шагового двигателя - это максимальный ток, который был спроектирован шаговым двигателем для прохождения через каждую фазу, и обычно это ток, необходимый для достижения опубликованных технических характеристик шагового двигателя.

Номинальное напряжение шагового двигателя - это то, сколько напряжения необходимо приложить к катушке шагового двигателя, чтобы получить через нее номинальный ток. Закон Ома обеспечивает простую взаимосвязь между номинальным напряжением и номинальным током: номинальное напряжение равно номинальному току, умноженному на сопротивление катушки.

Это основные ограничения, которые следует учитывать при выборе источника питания, контроллера Tic и шагового двигателя:

  1. Напряжение вашего источника питания должно быть больше или равно номинальному напряжению вашего шагового двигателя.В противном случае двигатель не получит свой полный номинальный ток, и вы не получите полную производительность, на которую способен двигатель. Допустимо, чтобы напряжение источника питания превышало номинальное напряжение двигателя, поскольку Tic имеет активное ограничение тока. (Он быстро включает и выключает питание двигателя при измерении тока, чтобы убедиться, что он не слишком велик.)
  2. Обычно желательно более высокое напряжение источника питания, поскольку оно допускает более высокую скорость и крутящий момент. Однако, если напряжение источника питания очень высокое по сравнению с номинальным напряжением шагового двигателя, и вы хотите использовать микрошаг, вы можете пропустить шаги.
  3. Напряжение вашего источника питания должно быть в пределах диапазона рабочего напряжения Tic. В противном случае Tic может работать со сбоями или (в случае высокого напряжения) быть поврежденным.
  4. Постоянный ток на фазу Tic должен быть больше или равен номинальному току шагового двигателя. В противном случае Tic не сможет подать полный номинальный ток на двигатель, и вы не получите полную производительность, на которую способен ваш двигатель. (Тем не менее, если вы используете USB, последовательный порт или I²C для управления Tic, вы можете получить лучшую производительность от Tic, динамически увеличивая ограничение тока выше номинального значения непрерывного тока Tic при каждом перемещении двигателя, и уменьшая это пока двигатель удерживает положение, таким образом поддерживая низкий средний ток.) Если номинальный ток двигателя существенно больше тока Tic, возможно, что Tic вообще не сможет двигать двигатель.
  5. Как правило, мы рекомендуем выбирать источник питания с пределом тока, который, по крайней мере, вдвое превышает предел тока, который вы планируете использовать на Tic, поскольку этот ток всегда должен быть безопаснее, чем тот, который будет использовать Tic. Предел тока, который вы настраиваете на Tic, обычно не должен превышать номинальный ток шагового двигателя и не должен превышать непрерывный ток на фазу Tic.Поэтому, если вы возьмете меньшее из этих двух токов, а затем умножите этот ток на два и получите источник питания, который может обеспечить по крайней мере большой ток, вы можете быть уверены, что ток источника питания не будет ограничивающим фактором в вашем применение. Тем не менее, обратите внимание, что обычно вы можете обойтись с меньшим током источника питания, чем этот, особенно если ваше напряжение питания выше, чем номинальное напряжение вашего шагового двигателя. В этой ситуации регулятор тока Tic действует как понижающий преобразователь, а это означает, что небольшая величина тока от источника питания при более высоком напряжении может генерировать большую величину тока, проходящего через катушки при более низком напряжении.Кроме того, большинство контроллеров Tic фактически никогда не управляют обеими катушками с настроенным пределом тока одновременно. Общий ток, проходящий через катушки, максимизируется в четырех положениях полного шага, где Tic будет передавать 71% от предела тока через каждую катушку, для общего тока в 142% от предела тока. (Tic T249 - единственное исключение; он имеет два пошаговых режима, в которых он будет передавать полный сконфигурированный ток на обе катушки одновременно.) Если вы хотите узнать максимальный ток, потребляемый вашим источником питания, вы можете измерить это с помощью мультиметр, когда шаговый двигатель находится под напряжением в режиме полного шага и не шагает.Если ваша система потребляет слишком большой ток, ваш блок питания может отключиться, перегреться, произвести более низкое напряжение и / или быть поврежден.

Стоит еще раз отметить, что, поскольку Tic активно ограничивает ток через катушки двигателя, вы можете безопасно использовать источники питания с напряжениями выше номинального напряжения шагового двигателя, если вы устанавливаете ограничение тока, не превышающее номинальное значение шагового двигателя. ток. Например, это означает, что Tic T825 (который имеет минимальное рабочее напряжение 8.5 В ) может использоваться с шаговым двигателем, рассчитанным на 3,2 В , если ограничение тока установлено надлежащим образом.

,

Смотрите также


avtovalik.ru © 2013-2020
Карта сайта, XML.