Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Как подобрать шаговый двигатель


Подбор и расчет шаговых двигателей для ЧПУ

Подбор и расчет шаговых двигателей для ЧПУ
  • Фрезерно-гравировальныe станки
  • Лазерные станки с ЧПУ
  • Станок плазменной резки
  • 3D Принтеры
  • Покрасочный станок
  • Комплектующие к ЧПУ
  • Комплектующие для лазерных станков
  • Готовые модули
  • Режущий инструмент
  • Фрезы ARDEN для ручных и ЧПУ фрезеров
    • Фрезы пазовые прямые
    • Фрезы для выравнивания поверхности
    • Фрезы V-образные
    • Фрезы кромочные прямые
    • Фрезы для врезания петель и замков
    • Фрезы пазовые галтельные
    • Фрезы радиусные полукруглые
    • Фрезы "Ласточкин хвост"
    • Фрезы пазовые
    • Фрезы четвертные
    • Фрезы профильные
      • Фреза "Гусёк" (псевдофилёнка), 222 серия
      • Фрезы "Гусёк" 210 серия
      • Фрезы "Тройной внешний радиус", 323 серия
      • Фрезы "Декоративный гусёк" 212 серия
      • Фрезы "Классический узор", 211 серия
      • Фрезы "Тройной внутренний радиус", 324 серия
      • Фрезы "Шар" 208 серия
      • Фрезы Бычий нос "Катушка", 330 серия
      • Фрезы внешнее и внутреннее скругление 2 в 1
      • Фрезы для скругления удлиненные
      • Фрезы мультипрофильные (Карниз), 351 серия
      • Фрезы овальное скругление (Жалюзи)
      • Фрезы превсофиленка "Волна-1"
      • Фрезы профильные "Ручка" 502 серии
      • Фрезы профильные "Углубленный шар", 329 серия
      • Фрезы профильные "Французская классика", 352 серия
      • Фрезы профильные для плинтусов, 403 серия
      • Фрезы фигурные "Классический гусёк", 311 серия
      • Фрезы филёночные, 416 серия
    • Фрезы для сращивания и мебельной обвязки
    • Комплектующие к фрезам ARDEN
    • Набор радиальных и фасочных фрез
  • Комплектующие для плазменной резки
  • Пневматическое оборудование
  • Дисковые пилы
  • Оборудование для покраски

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 (см. Ниже для определения фаз и подключения).

В 6-проводных шаговых двигателях по-прежнему есть 2 катушки, но у каждой катушки есть центральный отвод, который при необходимости эффективно разрезает катушку 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. Наиболее популярным размером для 3D-принтеров является 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 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 скоростью 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 обратную 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 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 источника 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 * revs_per_second / рейтинговый_куррент

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 наихудшим случаем является 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 - 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, что 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 двойного 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.

Чтобы подключить шаговые двигатели 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 5А, 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.

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 оптическая 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 питания 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 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, вероятно, это 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.

,

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.


Смотрите также


avtovalik.ru © 2013-2020