Как подключить шаговый двигатель: Драйвер шагового двигателя A4988: описание, подключение, схема, характеристики

Содержание

Схемы управления шаговыми двигателями

Современные шаговые двигатели, гибридые либо ШД на постоянных магнитах,  как правило, производятся с двумя обмотками (4 вывода), с двумя обмоткми и центральными отводами (6 либо 5 выводов) и с четырьмя обмотками (8-ми выводные ШД). Биполярные двигатели имеют две обмотки и, соответственно, четыре вывода. Униполярные двигатели также имеют две по обмотки, но у каждой из них есть центральный отвод, что позволяет использовать для управления двигателем простой униполярный драйвер (т. е. переключать направление магнитного поля, создаваемого обмотками двигателя переполюсовкой половин обмоток двигателя). Иногда средние отводы могут быть объединены внутри двигателя, такой двигатель может иметь 6 или 5 выводов. В силу простоты униполярной схемы управления эти двигатели находят широкое применение в самых различнх областях промышленности.

Однако большинство драйверов предназначено для управления биполярными двигателями.

При тех же габаритах  биполярный шаговый двигатель обеспечивает больший момент по сравнению с униполярным. Поэтому наибольший практический интерес у новичков вызывает именно схема управления биполярным шаговым двигателем.

Постараемся разабраться, каким образом можно подключить 6-ти или 8-ми выводной мотор к биполярной схеме управления и как при этом изменяются электрические характеристики двигателя?

6-ти выводные шаговые двигатели

Для подключения 6-ти выводного шагового двигателя к классическому биполярному драйверу может быть выбран один из двух способов — униполярное либо биполярное подключение обмоток двигателя.

Униполярное подключение

Если требуется вращать двигатель на средних и высоких скоростях (из диапазона рабочих скоростей), лучший тип подключения — использовать центральный отвод.

Электрические характеристики двигателя — ток обмотки, сопротивление обмотки, статический крутящий момент, индуктивность обмоток и др. — в этом случае равны данным, приведенным в каталоге.

Биполярное подключение

Если требуется вращать двигатель на низких скоростях (из диапазона рабочих скоростей), лучший тип подключения — биполярное.

При таком типе подключения нужно уменьшить ток, подаваемый на обмотки двигателя в  √2 раз. Например, если номинальный рабочий ток двигателя составляет 2 А, то при последовательном включении обмоток требуемый ток — 1.4 А, то есть в 1.4 раза меньше.

Это можно легко понять из следующих рассуждений.

Номинальный рабочий ток, указанный в каталоге, рассчитан на сопротивление одной обмотки (R — именно оно приведено в каталоге). При последовательном включении обмоток сопротивление объединенной обмотки возрастает в два раза (2R).

Потребляемая мощность при униполярном включении — Iуниполяр.2 * R

При последовательном включении обмоток потребляемая мощность становится Iбиполяр. * 2 * R

Потребляемая мощность не зависит от типа подключения, поэтому Iуниполяр.2 * R = Iбиполяр.2 * 2* R, откуда

Iбиполяр.=  Iуниполяр. / √2, т.е.

Iбиполяр.= 0.707 * Iуниполяр.

Так как крутящий момент двигателя прямо пропорционален величине магнитного поля, создаваемого обмотками статора, то он возрастает с увеличением числа витков обмотки и убывает с уменьшением ток, пропускаемого через обмотки. Но так как ток уменьшился в √2 раз, а число витков обмотки увеличилось в 2 раза, то крутящий момент возрастет в √2 раз.

Tбиполяр. = 1.4 * Tуниполяр.

Итак, характеристики ШД будут такими:

Параметр Значение
Ток обмотки, А Iбиполяр.
= 0.707 * Iуниполяр.
Сопротивление обмотки, Ом Rбиполяр. = 2 * Rуниполяр.
Индуктивность обмотки, мГн Lбиполяр. = Lуниполяр.
Крутящий момент, кг×см Tбиполяр. = 1.4 * Tуниполяр.

8-ми выводные шаговые двигатели

Для подключения 8-ми выводного шагового двигателя (то есть двигателя с четырьмя обмотками) к классическому биполярному драйверу может быть выбран один из трех способов — униполярное, последовательное либо параллельное подключение обмоток двигателя.

Униполярное подключение шагового двигателя (схема электрическая)

 

 

Если требуется вращать двигатель на средних скоростях (из диапазона рабочих скоростей), лучший тип подключения — использовать лишь две из четырех обмоток.

Электрические характеристики двигателя — ток обмотки, сопротивление обмотки, статический крутящий момент, индуктивность обмоток и др. — в этом случае равны данным, приведенным в каталоге.

Биполярное последовательное подключение  шагового двигателя (схема электрическая)

Наиболее эффективно для низкоскоростного диапазона рабочих скоростей двигателя.

При таком типе подключения нужно уменьшить ток, подаваемый на обмотки двигателя в  √2 раз. Например, если номинальный рабочий ток двигателя составляет 2 А, то при последовательном включении обмоток требуемый ток — 1.4 А, то есть в 1.4 раза меньше.

Это можно легко понять из следующих рассуждений.

Номинальный рабочий ток, указанный в каталоге, рассчитан на сопротивление одной обмотки (R — именно оно приведено в каталоге). При последовательном включении обмоток сопротивление объединенной обмотки возрастает в два раза (2R).

Потребляемая мощность при униполярном включении — I

униполяр. 2 * R

При последовательном включении обмоток потребляемая мощность становится Iпослед.* 2 * R

Потребляемая мощность не зависит от типа подключения, поэтому Iуниполяр.2 * R = Iпослед.2 * 2* R, откуда

Iпослед.=  Iуниполяр. / √2, т.е.

Iпослед.= 0.707 * Iуниполяр.

Так как крутящий момент двигателя прямо пропорционален величине магнитного поля, создаваемого обмотками статора, то он возрастает с увеличением числа витков обмотки и убывает с уменьшением ток, пропускаемого через обмотки. Но так как ток уменьшился в √2 раз, а число витков обмотки увеличилось в 2 раза, то крутящий момент возрастет в √2 раз.

Tпослед. = 1.4 * Tуниполяр.

Итак, характеристики ШД будут такими:

Параметр Значение
Ток обмотки, А Iбиполяр. = 0.707 * Iуниполяр.
Сопротивление обмотки, Ом Rбиполяр. = 2 * Rуниполяр.
Индуктивность обмотки, мГн Lбиполяр. = Lуниполяр.
Крутящий момент, кг×см Tбиполяр. = 1.4 * Tуниполяр.

Биполярное параллельное подключение шагового двигателя (схема электрическая)

Наиболее эффективно использование параллельного включения обмоток для высоких скоростей.

При таком типе подключения нужно увеличить ток, подаваемый на обмотки двигателя в  √2 раз. Например, если номинальный рабочий ток двигателя составляет 2 А, то при параллельном включении обмоток требуемый ток — 2.8 А, то есть в 1.4 раза больше.

Это можно легко понять из следующих рассуждений.

Номинальный рабочий ток, указанный в каталоге, рассчитан на сопротивление одной обмотки (R — именно оно приведено в каталоге). При параллельном включении обмоток сопротивление объединенной обмотки уменьшаетсяв два раза (0.5 R).

Потребляемая мощность при униполярном включении — Iуниполяр.2 * R

При параллельнном включении обмоток потребляемая мощность становится 0.5 * I

биполяр.* R

Потребляемая мощность не зависит от типа подключения, поэтому Iуниполяр.2 * R = 0.5 * Iбиполяр. 2 * R, откуда Iбиполяр..=  Iуниполяр. /√2, т.е.

Iбиполяр.= 1.4 * Iуниполяр.

Так как крутящий момент двигателя прямо пропорционален величине магнитного поля, создаваемого обмотками статора, то он возрастает с увеличением числа витков обмотки и убывает с уменьшением величины тока, пропускаемого через обмотки. Но так как ток увеличился в √2 раз, а число витков обмотки увеличилось в 2 раза, то крутящий момент возрастет в √2 раз.

Tбиполяр. = 1.4 * Tуниполяр.

Итак, характеристики ШД будут такими:

Параметр Значение
Ток обмотки, А Iбиполяр.= 1.4 * Iуниполяр.
Сопротивление обмотки, Ом Rбиполяр.. = 0.5 * Rуниполяр.
Индуктивность обмотки, мГн Lбиполяр.. = 4 * Lуниполяр.
Крутящий момент, кг×см Tбиполяр. = 1.4 * Tуниполяр.

Пример: параметры ШД FL60STH86-2008AF для различных подключений

Параметр униполярное параллельное последовательное
Ток/ фаза, А 2 2. 8 1.4
Сопротивление обмотки, Ом 1.5 0.75 3
Индуктивность обмотки, мГн 3 1.5 6
Крутящий момент, кг×см 22 кг х см 31 кг х см 31 кг х см
Преимущества / недостатки Средний момент при среднем энергопотреблении Высокий момент при высоком потреблении тока Высокий момент на низких скоростях при низком энергопотреблении
Максимальная эффективность средний скоростной диапазон высокоскоростной диапазон низкоскоростной диапазон

Общий характер изменения динамических характеристик ШД в зависимости от типа подклюяения

КАК ПОДКЛЮЧИТЬ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ | Darxton

Шаговые электродвигатели могут поставляться с несколькими вариантами схем подключения. Выбор схемы будет определяться типом двигателя. Большинство наиболее распространенных шаговых двигателей имеют схемы, предполагающие использование 4-х, 5-ти, 6-ти или 8-ми проводов. 

Начнем с того, что покажем как подключить шаговый двигатель с 4 выводами. Если в вашем распоряжении имеется шаговый двигатель, подключаемый при помощи только четырех проводов, это означает, что вы сможете использовать его только с биполярным драйвером. Обратите внимание на то, что каждая из фазных обмоток содержит пару проводов — для идентификации каждого провода используйте тестер (мультиметр). 

Найдите замкнутые между собой провода и подключите их к шаговому двигателю. 

КАК ПОДКЛЮЧИТЬ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С 6 ВЫВОДАМИ

Также, как и шаговый двигатель с четырехконтактным соединением, двигатель с 6-контактным соединением имеет пару проводов для каждой обмотки. Однако, он также имеет центральный вывод для каждой обмотки, что дает возможность подключать его как в качестве биполярного шагового двигателя, так и в качестве однополярного.  

Для того, чтобы подключить шаговый двигатель с 6 выводами, с помощью тестера разделите все провода на три группы, замкнутые между собой, а затем найдите центральные выводы. Если вы хотите подключить ваш электродвигатель к однополярному драйверу, используйте все шесть проводов. 

Подключение к биполярному драйверу потребует от вас использования только одного конца провода с одним выводом и одного центрального вывода для подключения к каждой обмотке. Схема подключения шагового электродвигателя с 5-ю контактами очень похожа на схему подключения с 6-ю контактами. Главное ее отличие состоит в том, что центральные выводы замкнуты между собой внутри, соединяясь в один провод. Это обеспечивает работу электродвигателя только по однополярной схеме. Кроме того, определить обмотки можно только методом проб и ошибок; лучше всего попытаться найти центральный вывод, так как его сопротивление составляет половину от сопротивления других проводов.

КАК ПОДКЛЮЧИТЬ ШАГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С 8 ВЫВОДАМИ

Наконец, существуют шаговые электродвигатели, подключаемые при помощи 8-ми проводов. Для того, чтобы понять как подключить шаговый двигатель с 8 выводами, мы должны вернуться к инструкциям выше. Их схема подключения во многом схожа со схемой, предполагающей использование 6-ти проводов. Разница между ними состоит в том, что две фазы разделены на две отдельных обмотки. Имея указанную схему, вы сможете подключить шаговый двигатель по однополярной схеме, а также иметь три различные комбинации для биполярного подключения.

Управление шаговым двигателем. Схема и описание. Как запустить шаговый двигатель без электроники Драйвер на шаговый двигатель руками

Шаг 1.

Нам потребуется…

От старого сканера:

  • 1 шаговый двигатель
  • 1 микросхема ULN2003
  • 2 стальных прута

Для корпуса: — 1 картонная коробка

Инструменты:

  • Клеевой пистолет
  • Кусачки
  • Ножницы
  • Принадлежности для пайки
  • Краска

Для контроллера:

  • 1 разъем DB-25 — провод
  • 1 цилиндрическое гнездо для питания постоянного тока Для испытательного стенда
  • 1 стержень с резьбой
  • 1 подходящая под стержень гайка — разные шайбы и шурупы — куски древесины

Для управляющего компьютера:

  • 1 старый компьютер (или ноутбук)
  • 1 копия TurboCNC (отсюда)

Шаг 2.

Берем детали от старого сканера. Чтобы построить собственный ЧПУ контроллер нужно для начала извлечь из сканера шаговый двигатель и плату управления. Здесь не приведено никаких фотографий, потому что каждый сканер выглядит по-своему, но обычно нужно просто снять стекло и вывернуть несколько винтов. Кроме двигателя и платы можно оставить еще металлические стержни, которые потребуются для тестирования шагового двигателя.

Шаг 3.

Извлекаем микросхему из платы управления Теперь нужно найти на плате управления шаговым двигателем микросхему ULN2003. Если вы не смогли обнаружить ее на своем устройстве, ULN2003 можно купить отдельно. Если она есть, ее нужно выпаять. Это потребует некоторого умения, но не так уж сложно. Сначала при помощи отсоса удалите как можно больше припоя. После этого осторожно просуньте под микросхему конец отвертки. Осторожно прикоснитесь концом паяльника к каждому выводу, продолжая при этом нажимать на отвертку.

Шаг 4.

Пайка Теперь нам нужно припаять микросхему на макетную плату. Припаяйте к плате все выводы микросхемы. На показанной здесь макетной плате имеется две шины электропитания, поэтому положительный вывод ULN2003 (смотрите схему и на рисунке ниже) припаивается к одной из них, а отрицательный — к другой. Теперь, нужно соединить вывод 2 коннектора параллельного порта с выводом 1 ULN2003. Вывод 3 коннектора параллельного порта соединяется с выводом 2 ULN2003, вывод 4 — с выводом 3 ULN2003 и вывод 5 — с выводом 4 ULN2003. Теперь вывод 25 параллельного порта припаивается к отрицательной шине питания. Далее к управляющему устройству припаивается мотор. Делать это придется путем проб и ошибок. Можно просто припаять провода так, чтобы потом цеплять на них крокодилы. Еще можно использовать клеммы с винтовым креплением или что-нибудь подобное. Просто припаяйте провода к выводам 16, 15, 14 и 13 микросхемы ULN2003. Теперь припаяйте провод (желательно черный) к положительной шине питания. Управляющее устройство почти готово. Наконец, подсоедините к шинам электропитания на макетной плате цилиндрическое гнездо для питания постоянного тока. Чтобы провода не могли отломаться, их закрепляют клеем из пистолета.

Шаг 5.

Установка программного обеспечения Теперь о программном обеспечении. Единственная вещь, которая точно будет работать с вашим новым устройством — это Turbo CNC. Скачайте его . Распакуйте архив и запишите на CD. Теперь, на компьютере, который вы собираетесь использовать для управления, перейдите на диск C:// и создайте в корне папку «tcnc». Затем, скопируйте файлы с CD в новую папку. Закройте все окна. Вы только что установили Turbo CNC.

Шаг 6.

Настройка программного обеспечения Перезагрузите компьютер чтобы перейти к работе в MS-DOS. В командной строке наберите «C: cncTURBOCNC». Иногда лучше использовать загрузочный диск, тогда копия TURBOCNC помещается на него и нужно набирать, соответственно «A: cncTURBOCNC». Возникнет экран, похожий на изображенный на рис. 3. Нажмите пробел. Теперь вы находитесь в главном меню программы. Нажмите F1, и при помощи клавиш со стрелками выберите меню «Configure». При помощи клавиш со стрелками выберите «number of axis». Нажмите Enter. Введите количество осей, которые будут использоваться. Поскольку у нас только один мотор, выбираем «1». Нажмите Enter чтобы продолжить. Снова нажмите F1 и в меню «Configure» выберите пункт «Configure axes», затем дважды нажмите Enter.

Появится следующий экран. Нажимайте Tab пока не перейдете к ячейке «Drive Type». При помощи стрелки вниз выберите пункт «Phase». Снова при помощи Tab выберите ячейку «Scale». Чтобы использовать калькулятор, нам нужно найти число шагов, которые двигатель делает за один оборот. Зная номер модели двигателя, можно установить на сколько градусов он поворачивается за один шаг. Чтобы найти число шагов, которые двигатель делает за один оборот, теперь нужно поделить 360 на число градусов за один шаг. Например, если мотор поворачивается за один шаг на 7,5 градусов, 360 поделить на 7,5 получится 48. Число, которое получится у вас, забейте в калькулятор шкалы (scale calculator).

Остальные настройки оставьте как есть. Нажмите OK, и скопируйте число в ячейке Scale в такую же ячейку на другом компьютере. В ячейке Acceleration установите значение 20, поскольку установленных по умолчанию 2000 слишком много для нашей системы. Начальную скорость установите равной 20, а максимальную — 175. Нажимайте Tab пока не дойдете до пункта «Last Phase». Установите в нем значение 4. Нажимайте Tab пока не дойдете до первого ряда иксов.

Скопируйте следующее в четыре первых ячейки:

1000XXXXXXXX
0100XXXXXXXX
0010XXXXXXXX
0001XXXXXXXX

Остальные ячейки оставьте без изменений. Выберите OK. Теперь вы настроили программное обеспечение.

Шаг 7.

Строим тестовый вал Следующим этапом работы будет сборка простого вала для тестовой системы. Отрежьте 3 бруска дерева и скрепите их друг с другом. Чтобы получить ровные отверстия проведите на поверхности дерева ровную линию. Просверлите на линии два отверстия. Еще 1 отверстие просверлите посередине ниже первых двух. Отсоедините бруски. Через два отверстия, что находятся на одной линии, проденьте стальные пруты. Чтобы закрепить пруты воспользуйтесь небольшими шурупами. Проденьте пруты сквозь второй брусок. На последнем бруске закрепите двигатель. Не имеет значения, как вы это сделаете, будьте изобретательны.

Чтобы закрепить двигатель, имевшийся в наличии, использовали два отрезка стержня с резьбой 1/8. Брусок с прикрепленным двигателем надевается на свободный конец стальных прутов. Снова закрепите их шурупами. Сквозь третье отверстие на первом бруске проденьте стержень с резьбой. Заверните на стержне гайку. Проденьте стержень сквозь отверстие во втором бруске. Поворачивайте стержень до тех пор, пока он не пройдет сквозь все отверстия и не дойдет до вала двигателя. Соедините вал двигателя и стержень при помощи шланга и зажимов из проволоки. На втором бруске гайка удерживается при помощи дополнительных гаек и винтов. В завершение, отрежьте брусок дерева для подставки. Привинтите ее шурупами ко второму бруску. Проверьте, установлена ли подставка ровно на поверхности. Регулировать положение подставки на поверхности можно при помощи дополнительных винтов и гаек. Так делается вал для тестовой системы.

Шаг 8.

Подсоединяем и тестируем двигатель Теперь нужно соединить двигатель с контроллером. Во-первых, соедините общий провод (смотрите документацию к двигателю) с проводом, который был припаян к положительной шине питания. Другие четыре провода соединяются путем проб и ошибок. Соедините их все, и затем меняйте порядок соединения, если ваш двигатель делает два шага вперед и один назад или что-либо подобное. Для проведения тестирования подключите 12 В 350 мА источник питания постоянного тока в цилиндрическое гнездо. Затем соедините разъем DB25 c компьютером. В TurboCNC проверьте как соединен двигатель. В результате тестирования и проверки правильного подсоединения двигателя у вас должен получиться полностью работоспособный вал. Чтобы проверить масштабирование вашего устройства, прикрепите к нему маркер и запустите тестовую программу. Измерьте получившуюся линию. Если длина линии составляет порядка 2-3 см, устройство работает правильно. В противном случае, проверьте вычисления в шаге 6. Если у вас все получилось, поздравляем, самое трудное уже позади.


Шаг 9.

Изготовление корпуса

Часть 1

Изготовление корпуса — это завершительный этап. Присоединимся к защитникам природы и сделаем его из вторсырья. Тем более, что контроллер у нас тоже не с магазинных полок. У представленного вашему вниманию образца плата имеет размер 5 на 7,5 см, поэтому корпус будет размером 7,5 на 10 на 5 см, чтобы оставить достаточно места для проводов. Из картонной коробки вырезаем стенки. Вырезаем 2 прямоугольника размером 7,5 на 10 см, еще 2 размером 5 на 10 см и еще 2 размером 7,5 на 5 см (см. рисунки). В них нужно вырезать отверстия для разъемов. Обведите контуры разъема параллельного порта на одной из 5 х 10 стенок. На этой же стенке обведите контуры цилиндрического гнезда для питания постоянного тока. Вырежьте по контурам оба отверстия. То, что вы будете делать дальше, зависит от того, припаивали ли вы к проводам двигателя разъемы. Если да, то закрепите их снаружи второй пока пустой стенки размером 5 х 10. Если нет, проткните в стенке 5 отверстий для проводов. При помощи клеевого пистолета соедините все стенки вместе (кроме верхней, см. рисунки). Корпус можно покрасить.

Шаг 10.

Изготовление корпуса

Часть 2

Теперь нужно приклеить все компоненты внутрь корпуса. Убедитесь, что на разъемы попало достаточно много клея, потому что они будут подвергаться большим нагрузкам. Чтобы коробка оставалась закрытой, нужно сделать защелки. Из пенопласта вырежьте пару ушек. Затем вырежьте пару полос и четыре небольших квадратика. Приклейте по два квадратика к каждой из полос как показано на рисунке. Приклейте ушки по обеим сторонам корпуса. Сверху коробки приклейте полосы. Этим завершается изготовление корпуса.

Шаг 11.

Возможные применения и заключение Этот контроллер можно применять как: — ЧПУ устройство — плоттер — или любую другую вещь, которой нужно точное управление движением. — добавление- Здесь приведены схема и инструкции по изготовлению контроллера с тремя осями. Чтобы настроить программное обеспечение, следуйте вышеуказанным шагам, но в поле «number of axis» введите 3.

зарегистрироваться .

Шаговые двигатели присутствуют в автомобилях, принтерах, компьютерах, стиральных машинах, электробритвах и многих других устройствах из повседневного быта. Однако многие радиолюбители до сих пор не знают, как заставить такой мотор работать и что он вообще из себя представляет. Итак, давайте узнаем, как использовать шаговый двигатель.

Шаговые двигатели являются частью класса моторов, известных как безщеточные двигатели. Обмотки шагового двигателя являются частью статора. На роторе расположен постоянный магнит или, для случаев с переменным магнитным сопротивлением, зубчатый блок из магнитомягкого материала. Все коммутации производятся внешними схемами. Обычно система мотор — контроллер разрабатывается так, чтобы была возможность вывода ротора в любую, фиксированную позицию, то есть система управляется по положению. Цикличность позиционирования ротора зависит от его геометрии.

Типы шаговых двигателей

Существуют три основных типа шаговых двигателей: переменной индуктивности, двигатели с постоянными магнитами, и гибридные двигатели.

Двигатели переменной индуктивности используют только генерируемое магнитное поле на центральном валу, заставляющее вращаться и находиться на одной линии с напряжением электромагнитов.

Двигатели с постоянными магнитами похожи на них, за исключением того, что центральный вал поляризован у северного и южного магнитных полюсов, которые будут соответствующим образом поворачивать его в зависимости от того, какие электромагниты включены.

Гибридный мотор — это сочетание двух предыдущих. У его намагниченного центрального вала имеется два набора зубов для двух магнитных полюсов, которые затем выстраиваются в линию с зубами вдоль электромагнитов. В связи с двойным набором зубов на центральном валу, гибридный двигатель имеет наименьший доступный размер шага и поэтому является одним из наиболее популярных типов шаговых двигателей.

Также существует ещё два типа шаговых двигателей: униполярные и биполярные . На фундаментальном уровне, эти два типа работать точно так же; электромагниты включены в последовательном виде, заставляя центральный вал двигателя вращаться.

Но униполярный шаговый двигатель работает только с положительным напряжением, а биполярный шаговый двигатель имеет два полюса — положительный и отрицательный.

То есть фактическая разница между этими двумя типами заключается в том, что для однополярных требуется дополнительный провод в середине каждой катушки, что позволит току проходить либо к одному концу катушки, либо другому. Эти два противоположных направления производят две полярности магнитного поля, фактически имитируя как положительные, так и отрицательные напряжения.

Хотя оба они имеют общий уровень питающих напряжений 5V, биполярный шаговый двигатель будет иметь больший крутящий момент, потому что ток течет через всю катушку, производя более сильное магнитное поле. С другой стороны, униполярные шаговые двигатели используют только половину длины катушки из-за дополнительного провода в середине катушки, а значит меньший крутящий момент доступен для удержания вала на месте.

Разные шаговые двигатели могут иметь разное количество проводов, как правило, 4, 5, 6, или 8. 4-х проводные линии могут поддержать только биполярные шаговые двигатели, поскольку у них нет центрального провода.

5-ти и 6-ти проводные механизмы могут быть использованы как для однополярного, так и биполярного шагового двигателя, в зависимости от того, используется центральный провод на каждой из катушек или нет. 5-ти проводная конфигурация подразумевает, что центральные провода на два комплекта катушек соединены внутри между собой.

Есть несколько различных способов управления шаговыми двигателями — полный шаг, полушаг, и микрошаговый. Каждый из этих стилей предлагают различные крутящие моменты, шаги и размеры.

Полный шаг — такой привод всегда имеет два электромагнита. Для вращения вала, один из электромагнитов выключается и далее электромагнит включен, вызывая вращение вала на 1/4 зуба (по крайней мере для гибридных шаговых двигателей). Этот стиль имеет самый сильный момент вращения, но и самый большой размер шага.

Полшага . Для вращения центрального вала, первый электромагнит находится под напряжением, как первый шаг, затем второй также под напряжением, а первый все еще работает на второй шаг. При третьем шаге выключается первый электромагнит и четвертый шаг — поворот на третий электромагнит, а второй электромагнит по-прежнему работает. Этот метод использует в два раза больше шагов, чем полный шаг, но он также имеет меньший крутящий момент.

Микрошаговый имеет наименьший размер шага из всех этих стилей. Момент вращения, связанный с этим стилем, зависит от того, как много тока, протекает через катушки в определенное время, но он всегда будет меньше, чем при полном шаге.

Схема подключения шаговых двигателей

Чтобы управлять шаговым двигателем необходим контроллер . Контроллер — схема, которая подает напряжение к любой из четырех катушек статора. Схемы управления достаточно сложны, по сравнению с обычными электромоторчиками, и имеют много особенностей. Подробно рассматривать тут мы их не будем, а просто приведём фрагмент популярного контроллера на ULN2003A .

В общем шаговые двигатели являются отличным способом для того, чтобы повернуть что-то в точный размер угла с большим количеством крутящего момента. Другое преимущество их в том, что скорость вращения может быть достигнута почти мгновенно при изменении направления вращения на противоположное.

Шаговые двигатели полезны при управлении ими программируемым устройством но тем не менее могут возникать случаи когда в сложном управлении шаговым двигателем нет необходимости и нужен, всего лишь, большой крутящий момент и/или низкие обороты. Схема простого контроллера шагового двигателя приведена на рисунке:

Рисунок 1 — Контроллер шагового двигателя


Контроллер состоит из мультивибратора на таймере 555 , микросхемы десятичного счётчика 4022 (CD4022 , HEF4022 и т.д.) и необязательных светодиодов с резистором для визуализации и наглядности, резистор один т.к. больше одного светодиода в данной схеме светиться не может. Счётчик десятичный т.е. при подаче на его тактовый вход (CLOCK (вывод 14)) импульсов напряжения на выводе соответствующему выходу номер которого совпадает с количеством поданных импульсов, после сброса, появляется напряжение уровня логической единицы, на всех остальных выводах выходов, при этом, устанавливаются напряжения уровня логического нуля. Вывод «11» соединён с выводом «15» для того чтобы ограничить счёт данного счётчика. Когда на тактовый вход приходит четвёртый импульс, после сброса, на выводе «11» (выход out4) появляется напряжение уровня логической единицы которое подаётся на вывод «15» (RESET) — вывод сброса, от этого счётчик происходит сброс счётчика в исходное состояние когда напряжение уровня логической единицы будет на выводе «2» который соответствует выходу out0 (т. е. 0 импульсов пришло на тактовый вход). Если вывод «15» соединить с «землёй» (GND, минус ноль питания) а «14» при этом никуда не соединять то счётчик будет считать 7 импульсов, 8ой импульс произведёт сброс и счёт пойдёт заново (так можно сделать мигалку с 8 светодиодами). Если убрать мультивибратор и светодиоды то останется только микросхема и её можно использовать с программируемым устройством для управления шаговым двигателем подавая на тактовый вход этой микросхемы импульсы с программируемого устройства. Вместе с этим контроллером можно использовать например драйвер на эмиттерных повторителях на транзисторах такая схема универсальная, безопасная при неправильном управлении но у неё есть недостатки , можно также использовать микросхему драйвер если она подходит. Схема драйвера:

Рисунок 2 — Драйвер на транзисторах


Шаговый двигатель подключается к драйверу

Рисунок 3 — Шаговый двигатель


Для возможности реверса двигателя можно поставить переключатели (или переключатель) так чтобы при переключении менялись местами выводы output1 с output4 и output2 с output3 например:

Здравствуйте Юрий Валерьевич! Опишу изменения в схеме > Что меня подвигло к изменению схемы? В исходной схеме управление двигателем производится двумя кнопками каждая, из которых содержит по две группы контактов. Одна группа подаёт высокий логический уровень на вход микросхем, другая подаёт питание на двигатель. В виду того, что некоторые двигатели потребляют значительный ток, группа контактов, управляющая двигателем должна быть достаточно мощной, а, следовательно, и габаритной.

Это конечно не удобно и не желательно в виду снижения надёжности устройства по причине использования механических контактов в сильноточных цепях. Я предлагаю управлять питанием двигателя при помощи мощного полевого транзистора, который в свою очередь управляется теми же кнопками. При замыкании кнопок SB-1 или SB-2 высокий логический уровень через логический элемент ИЛИ образованный диодами VD-6 и VD-7 поступает на затвор полевого транзистора VT-5,открывая его, и тем самым замыкая цепь питания двигателя. Это даёт возможность разделить цепи питания и управления, и использовать для управления миниатюрные слаботочные кнопки например тактовые кнопки и кроме того даёт возможность производить управление от внешнего устройства (например компьютера) подачей соответствующих логических уровней. Естественно через дополнительное устройство согласования. Можно ещё реализовать пошаговое управление, но не буду усложнять. Ведь это ПРОСТОЕ устройство. Диоды можно применить любые, кремниевые, какие влезут. Полевой транзистор следует выбирать исходя из напряжения питания и потребляемого тока применяемого двигателя. Полевых транзисторов сейчас продаётся много различной мощности с напряжениями сток-исток до сотен вольт и с токами стока до десятков ампер. Если применяется низковольтный двигатель, то желательно и транзистор выбирать низковольтный, так как у них меньшее сопротивление сток-исток, что предполагает меньшее падение напряжения и меньший нагрев и потери мощности.

По этой же причине желательно и в качестве VT1-VT5, так же использовать полевики с N-каналом. В этом случае сопротивление резисторов в цепи базы можно уменьшить, это не приведёт к перегрузке логических элементов. В исходной схеме не указан тип применённого стабилизатора, но я думаю, что 12вольт будет как раз. Следует учитывать, что мощные полевики, как правило, начинают интенсивно открываться при напряжении на затворе около 4 вольт и насыщаются при напряжении около 10 вольт. Вот вроде и всё. Изменённая схема и изменённая печатка прилагаются.

Шаговые двигатели не сильно отличаются от многих классических двигателей. Для управления шаговым двигателем необходимо подавать постоянное напряжение на обмотки в точной последовательности. Благодаря этому принципу, можно обеспечить точный угол поворота оси.

Более того, оставив напряжение питания на одной или нескольких обмотках двигателя, мы переводим двигатель в режим удержания. Шаговые двигатели получили широкое распространение в технике, к примеру, их можно найти в гибких дисководах, сканерах и принтерах. Существует несколько типов шаговых двигателей.

Типы шаговых двигателей

Существуют три основных типа шаговых двигателей:

  1. Двигатель с постоянным магнитом
  2. Двигатель с переменным магнитным сопротивлением
  3. Гибридный двигатель

Шаговый двигатель с постоянными магнитами

Шаговый двигатель с постоянными магнитами применяется наиболее часто в устройствах бытового назначения, нежели в промышленных устройствах. Это недорогой двигатель, имеющий низкий крутящий момент и низкую скорость вращения. Он идеально подходит для устройств компьютерной периферии.

Производство шагового двигателя с постоянными магнитами несложно и экономически оправдано, когда дело касается производства больших объемов. Однако из-за его относительной инертности, применение ограничено в устройствах, где требуется точное позиционирование по времени.

Шаговый двигатель с переменным магнитным сопротивлением

В шаговом двигателе с переменным магнитным сопротивлением нет постоянного магнита, и как результат этого — ротор вращается свободно, без остаточного крутящего момента. Этот тип двигателя часто используется в малогабаритных устройствах, например, в системах микро-позиционирования. Они не чувствительны к полярности тока и требуют систему управления отличную от других типов двигателей.

Гибридный шаговый двигатель

Гибридный двигатель, на сегодняшний день, является самым популярным двигателем в промышленной сфере. Его название происходит от того, что он сочетает в себе принципы работы двух других типов двигателя (с постоянными магнитами и переменным магнитным сопротивлением). Большинство гибридных двигателей имеют две фазы.

Как работает гибридный двигатель

Работу гибридного шагового двигателя легко понять, глядя на очень простую модель, которая производит 12 шагов за один оборот.

Ротор этой машины состоит из двух частей, каждая из которых имеет три зуба. Между двумя частями находится постоянный магнит, намагниченный в направлении оси ротора, создавая, таким образом, южный полюс на одной части детали, и северного полюса на другой. Статор состоит из трубки, имеющей четыре зуба внутри нее. Обмотки статора намотаны вокруг каждого такого зуба.

Когда ток протекает через одну из обмоток, ротор занимает одно из положений, показанных на рисунках. Это связано с тем что, постоянный магнит ротора пытается минимизировать магнитное сопротивление обмотки. Крутящий момент, что стремится держать ротор в этих положениях, как правило, небольшой и называется «релаксация крутящего момента». Ниже изображена схема работы двигателя с 12 шагами.

Если ток течет по двум обмоткам статора, результирующие полюса будут притягивать зубы обратной полярности на каждом конце ротора. Есть три устойчивых позиций для ротора, столько же, сколько количество зубьев на роторе. Момент, необходимый для перемещения ротора от его стабильного положения во вращательное движение называется «удержание крутящего момента»

Изменяя ток первой до второй обмотки (В), магнитное поле статора поворачивается на 90 градусов и притягивает новую пару полюсов ротора. В результате этого ротор поворачивается на 30 градусов, что соответствует полному шагу. Возвращение к первому набору обмоток статора, но с питанием обратной полярности, изменяет магнитное поле статора еще на 90 градусов, и ротор поворачивается на 30 градусов (С).

Наконец, второй набор обмоток работает в противоположном направлении, обеспечивая третье положение ротора (еще 30 градусов). Теперь мы можем вернуться снова к первому этапу (А), и после прохождения заново всех этих четырех этапов, ротор будет перемещен еще на один зуб.

Очевидно, что если полярность питания обмоток будет противоположной описанной, то вращение двигателя так же сменится на противоположное.

Режим полшага

Подавая питание поочередно на одну обмотку, а затем на две, ротор будет совершать вращение на 15 градусов в каждом шаге и таким образом количество шагов на один оборот увеличится в два раза. Этот режим называется режимом «полшага», и большинство промышленных устройств применяют этот режим. Даже если это иногда вызывает небольшую потерю крутящего момента, режим в полшага намного плавнее на низких скоростях и вызывает меньший резонанс в конце каждого шага.

Когда шаговый двигатель находится под контролем в режиме «неполного шага», две фазы одновременно находятся под напряжением и крутящий момент обеспечивается на каждом шаге. В режиме полушага, питание чередуется между двумя фазами, и отдельной обмоткой, как показано на рисунке.

Биполярные и униполярные шаговые двигатели

От того какая у шагового двигателя форма обмоток, двигатели делятся на униполярные и биполярные. У биполярного двигателя по 1 обмотке в каждой фазе. Всего две обмотки и соответственно 4 вывода (рис. а). Для обеспечения вращения вала на эти обмотки должно подаваться напряжение с изменяемой полярностью. Поэтому для биполярного двигателя необходим полумостовой либо мостовой драйвер, снабженный двухполярным питанием.

Униполярный двигатель также как и биполярный, для каждой фазы имеет по одной обмотке, но каждая обмотка содержит отвод от середины. В связи с этим, путем переключения половинок обмотки шагового двигателя, появляется возможность менять направление магнитного поля.

В данном случае значительно упрощается структура драйвера двигателя. Он должен обладать всего лишь четырьмя силовыми ключами. Соответственно, в униполярном двигателе применяется иной метод изменения направления магнитного поля. Отводы обмоток зачастую объединяются внутри двигателя, вследствие этого данный тип двигателя может обладать пятью или шестью проводами (рис. б).

Порой униполярные двигатели снабжаются четырьмя обмотками, каждая из которых содержит собственные выводы – то есть их всего восемь (рис. в). При определенном соединении этих обмоток подобный шаговый двигатель возможно использовать как биполярный либо униполярный. Кстати, униполярный двигатель, имеющий две обмотки с отводами по середине, возможно использовать и как биполярный. В этом случае провода, идущие от середины обмоток не используются.

Управление шаговым двигателем

В качестве примера управления шаговым двигателем возьмем униполярный шаговый двигатель ШД-1ЕМ, имеющий характеристики: количество шагов — 200/об., ток обмотки – 0,5А, мощность — 12 Ватт.

Драйвером, управляющим обмотками шагового двигателя выберем микросхему ULN2003A. Эта уникальная микросхема, не что иное, как транзисторная сборка по схеме Дарлингтона с открытым коллектором, снабженная диодом, защищающим цепь питания нагрузки. ULN2003A имеет семь каналов управления с током нагрузки 500мА каждый.

Входы микросхемы ULN2003A можно напрямую подключать к выходам цифровых микросхем, поскольку она имеет резисторы, подключенные к базам транзисторов. Еще одним немаловажным моментом является то, что выходы ULN2003A снабжены диодами, которые защищают микросхему от индукционных выбросов в момент коммутации обмоток шагового двигателя.

Вывод 9 микросхемы ULN2003A подведен к источнику питания через стабилитрон, который защищает схему от ЭДС самоиндукции, появляющейся в момент выключения блока питания схемы. Управление шаговым двигателем производится с помощью компьютера через LPT порт при помощи программы:

(скачено: 1 845)

Выбор и подключение шаговых двигателей

Платы Duet используют драйверы биполярных 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 униполярном режиме. (Некоторые униполярные двигатели можно превратить в биполярные, вырезав дорожку на печатной плате. )

Проще всего подключить 4-проводные двигатели. Внутри шагового двигателя находятся две катушки, каждая из которых имеет провод, соединенный с каждым концом.Пары провода и катушки называются фазой. 4 провода сопоставляются с 4 выходными контактами каждого драйвера шагового двигателя на Duet (обозначение фаз и подключение см. ниже).

В 6-проводных шаговых двигателях по-прежнему есть 2 катушки, но каждая катушка имеет центральный отвод, который при необходимости эффективно разрезает катушку пополам. Это создает дополнительный провод для каждой катушки. Вы можете запустить их в режиме половинной катушки, оставив два концевых провода неподключенными, или в режиме полной катушки, оставив центральные провода неподключенными. См. спецификацию двигателя, чтобы убедиться, что ваш Duet может обеспечить достаточный ток для того, как вы хотите их подключить.

8-проводной шаговый двигатель

имеет 4 катушки, поэтому с двумя проводами на катушку получается 8 проводов. Вы можете запустить 8-проводной шаговый двигатель в режиме половинной катушки (только с двумя подключенными катушками) или в режиме полной катушки, а в режиме полной катушки вы можете выбрать последовательное или параллельное соединение катушек. В Интернете есть много другой документации о том, как это сделать, просто убедитесь, что Duet может справиться с текущими требованиями. В конечном счете, для подключения к Дуэту нам по-прежнему нужно всего 4 провода.

Это максимальный ток, который вы можете пропустить через обе обмотки одновременно.Максимальный ток через одну обмотку (что действительно имеет значение при использовании микрошага) редко указывается и будет немного выше. Однако, даже если одна обмотка работает при указанном номинальном токе, двигатель сильно нагревается. Таким образом, обычная практика заключается в том, чтобы установить ток 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 рекомендуемого максимального тока шагового драйвера.Это дает:

  • Duet 0,6 и Duet 0,8,5 (рекомендуемый максимальный ток двигателя 1,5 А пик) => номинальный ток шагового двигателя <= 1,9 А
  • Duet 2 WiFi и Duet 2 Ethernet (максимальный ток двигателя 2,5 А пик) => номинал шагового двигателя ток <= 3,0 А
  • Duet 2 Maestro (максимальный ток двигателя 1,6 А при хорошем охлаждении вентилятором) => Номинальный ток шагового двигателя <= 1,7 А. 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 с меньшей температурой.
  • Duet 3 Материнская плата 6HC и плата расширения 3HC (рекомендуемый максимальный ток двигателя 6,3 А пик/4,45 А среднеквадратичное) => Номинальный ток шагового двигателя <= 6 А
  • Duet 3 Toolboard (рекомендуемый максимальный ток двигателя 1,4 А пик) => Шаговый двигатель номинальный ток <= 1,75 А

Это максимальный крутящий момент, который двигатель может обеспечить с обеими обмотками, запитанными при полном токе, прежде чем он начнет скачкообразно. Удерживающий момент с одной обмоткой, находящейся под напряжением при номинальном токе, примерно в 1/sqrt(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 создается, когда угол ротора отличается от идеального угла, соответствующего току в его обмотках. Когда шаговый двигатель ускоряется, он должен создавать крутящий момент, чтобы преодолеть инерцию собственного ротора и массу нагрузки, которую он приводит в движение. Чтобы создать этот крутящий момент, угол ротора должен отставать от идеального угла.В свою очередь, загрузка будет отставать от позиции, заданной прошивкой.

Иногда можно увидеть, что микрошаг снижает крутящий момент. На самом деле это означает, что когда угол запаздывания считается равным углу, соответствующему одному микрошагу (потому что вы хотите, чтобы положение было точным с точностью до одного микрошага), более высокий шаг микрошага подразумевает меньший угол запаздывания и, следовательно, меньший крутящий момент. Крутящий момент на единицу угла запаздывания (а это действительно важно) не уменьшается с увеличением микрошага.Иными словами, отправка двигателю одного микрошага 1/16 приводит к точно таким же фазным токам (и, следовательно, тем же силам), что и отправка ему двух микрошагов 1/32 или четырех микрошагов 1/64 и так далее.

Существует два соответствующих размера: номер размера Nema и длина. Номер размера Nema определяет квадратный размер корпуса и расположение монтажных отверстий. Самый популярный размер для 3D-принтеров — Nema 17, который имеет корпус не более 42,3 кв. мм и крепежные отверстия в квадрате со стороной 31 мм.

Nema 17 Двигатели бывают различной длины: от 20-миллиметровых «блинчатых» 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 Duet должны быть в состоянии управлять ими, хотя некоторые двигатели Nema 17 могут быть рассчитаны на ток до 2 А, что является пределом Duet 2 Maestro (хотя вы всегда можете использовать 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 тщательно их выбираете, в частности, в отношении номинального тока, максимум до 2,8 А. Duet 3 должен управлять двигателями большей мощности до 5,5 А. Вы должны использовать питание 24 В для Duet 2 и питание 32 В для Duet 3 для более крупных двигателей.

Двигатели Nema 34 еще крупнее, с большим крутящим моментом и обычно используются в приложениях с ЧПУ. Duet 3 также может управлять этими двигателями до 5,5 А. Для достижения высоких скоростей с большими двигателями вам может потребоваться более высокое напряжение, чем максимальное 32 В для Duet 3.Можно модифицировать Duet 3, чтобы увеличить его до 48 В и, возможно, до 60 В (что является пределом шагового драйвера), хотя это приведет к аннулированию вашей гарантии; 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. В большинстве 3D-принтеров используются двигатели с шагом 1,8 градуса.

Помимо очевидной разницы в угле шага:

Моторы
  • 0.9deg имеют немного меньший удерживающий момент, чем аналогичные 1. 8-градусные двигатели того же производителя
  • Однако для создания заданного крутящего момента угол запаздывания, необходимый 0,9-градусному двигателю, чуть больше половины угла запаздывания аналогичного 1,8-градусного двигателя. Или, другими словами, при малых углах запаздывания двигатель с углом запаздывания 0,9° имеет почти вдвое больший крутящий момент, чем двигатель с углом запаздывания 1,8° при том же угле запаздывания.
  • При заданной скорости вращения двигатель с углом поворота 0,9° производит вдвое большую противо-ЭДС индуктивности, чем двигатель с углом поворота 1,8°. Таким образом, вам обычно нужно использовать питание 24 В для достижения высоких скоростей с 0.моторы 9гр.
  • Двигатели с углом поворота 0,9° нуждаются в шаговых импульсах, которые должны подаваться на драйверы с удвоенной скоростью по сравнению с двигателями с углом поворота 1,8°. Если вы используете высокий микрошаг, то скорость может быть ограничена скоростью, с которой электроника может генерировать шаговые импульсы. Для решения этой проблемы можно использовать режим интерполяции с 16-кратным микрошагом драйверов TMC2660 на Duet 2 WiFi/Ethernet. Драйверы Duet 2 Maestro и Duet 3 могут выполнять интерполяцию при любых настройках микрошага.

Индуктивность двигателя влияет на то, насколько быстро драйвер шагового двигателя может управлять двигателем до того, как крутящий момент упадет.Если мы временно проигнорируем противоЭДС из-за вращения (см. далее), а номинальное напряжение двигателя намного меньше, чем напряжение питания драйвера, то максимальное число оборотов в секунду до того, как крутящий момент упадет:

оборотов в секунду = (2 * напряжение питания)/(шагов на оборот * пи * индуктивность * ток)

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

скорость = (4 * шкив_зуб * питающее_напряжение)/(шагов_на_оборот * пи * индуктивность * ток)

Пример: а 1.Двигатель с шагом 8 градусов/шаг (т.е. 200 шагов/об) и индуктивностью 4 мГн работает при токе 1,5 А с питанием 12 В, а привод ремня GT2 со шкивом с 20 зубьями начинает терять крутящий момент примерно при 250 мм/сек. Это скорость ленты, которая на CoreXY или дельта-принтере не совпадает со скоростью головки.

На практике крутящий момент упадет раньше из-за противо-ЭДС, вызванной движением, и из-за того, что вышеприведенное не учитывает сопротивление обмотки. Двигатели с малой индуктивностью также имеют низкую противо-ЭДС из-за вращения.

Это означает, что если мы хотим достичь высоких скоростей, нам нужны двигатели с малой индуктивностью и высокое напряжение питания. Максимальное рекомендуемое напряжение питания для Duet 2 WiFi/Ethernet — 25 В, для Duet 2 Maestro — 28 В, для Duet 3 — 32 В.

Это просто сопротивление на фазу и падение напряжения на каждой фазе, когда двигатель неподвижен и фаза проходит через свой номинальный ток (который является произведением сопротивления и номинального тока). Это неважно, за исключением того, что номинальное напряжение должно быть значительно ниже напряжения питания шаговых драйверов.

Когда шаговый двигатель вращается, он создает противо-ЭДС. При идеальном нулевом угле запаздывания он на 90 градусов не совпадает по фазе с управляющим напряжением и совпадает по фазе с противо-ЭДС из-за индуктивности. Когда двигатель создает максимальный крутящий момент и находится на грани пропуска шага, он находится в фазе с током.

Обратная ЭДС из-за вращения обычно не указывается в спецификации, но мы можем оценить ее по следующей формуле:

приблизительное_пиковое_противоэдс_из-за_вращения = sqrt(2) * pi * номинальный_удерживающий_крутящий момент * число оборотов в секунду / номинальный_ток

В формуле предполагается, что удерживающий момент указан для обеих фаз, находящихся под напряжением при номинальном токе.Если указано, что включена только одна фаза, замените sqrt(2) на 2.

Пример: рассмотрим 200-шаговый двигатель, приводящий в движение каретку с помощью 20-зубчатого шкива и ремня GT2. Это 40 мм движения на оборот. Для достижения скорости 200мм/сек нам нужно 5 об/сек. Если мы используем двигатель с удерживающим моментом 0,55 Нм, когда обе фазы приводятся в действие при 1,68 А, пиковая противо-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 противоЭДС для двух типов двигателей:

  • 17HS19-1684S: измерено 24В, рассчитано 24.24 В при условии, что удерживающий момент указан для обеих фаз, запитанных номинальным током.
  • JK42HS34-1334A: измерено 22 В, рассчитано 15,93 В при удерживающем крутящем моменте 0,22 Нм, обе фазы включены при номинальном токе. Возможно, удерживающий момент для этого двигателя указан при включенной только одной фазе, и в этом случае расчетное значение становится равным 22,53 В. Я также видел удерживающий момент для этого двигателя, указанный в другой таблице данных как 0,26 Нм, что увеличивает расчетное значение до 18,05 В.

Если у вас есть целевая скорость перемещения вашего принтера, вы можете хотя бы примерно определить, какое напряжение питания вам потребуется для драйверов двигателей. Вот как, с примером расчета:

  1. Выберите целевую скорость движения. Для этого примера я буду использовать 200 мм/сек.
  2. Исходя из заданной скорости движения, определите максимальную скорость ленты для наихудшего случая. Для декартового принтера наихудшим случаем является чистое движение по осям X или Y, поэтому скорость ленты в наихудшем случае совпадает со скоростью перемещения.Для принтера CoreXY наихудшим случаем является диагональное движение, и соответствующая скорость ленты в sqrt(2) раз превышает скорость движения. Для дельта-принтера наихудший случай — это радиальное движение у края платформы, а наихудшая скорость ленты — это скорость движения, деленная на тангенс (тета), где тета — это 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 тета как угол, когда сопло находится примерно в 10 мм от края кровати. напротив башни.Для моей дельты это 30 градусов, поэтому максимальная скорость ленты составляет 200/тангенс (30 градусов) = 346 мм/сек.
  3. Определите количество оборотов двигателя в секунду при максимальной скорости ремня, разделив скорость ремня на шаг зубьев ремня (2 мм для ремней GT2) и количество зубьев на шкиве. В моей дельте используются шкивы с 20 зубьями, поэтому максимальное число оборотов в секунду составляет 346/(2 * 20) = 8,7.
  4. Определите пиковую противо-ЭДС из-за индуктивности. Это revs_per_second * pi * motor_current * motor_inductance * N/2, где N — количество полных шагов на оборот (то есть 200 для 1.8-градусные двигатели или 400 для 0,9-градусных двигателей). Мои двигатели 0,9 градуса с индуктивностью 4,1 мГн, и я обычно запускаю их на 1 А. Таким образом, противо-ЭДС из-за индуктивности составляет 8,7 * 3,142 * 1,0 * 4,1e-3 * 400/2 = 22,4 В.
  5. Определите приблизительную противо-ЭДС вращения. Из приведенной ранее формулы это sqrt(2) * pi * rated_holding_torque * revs_per_second / rated_current. Мои двигатели имеют номинальный ток 1,68 А и удерживающий момент 0,44 Нм, поэтому результат 1,414 * 3,142 * 0,44 * 8,7/1,68 = 10,1 В
  6. Желательно, чтобы напряжение питания драйвера было не меньше суммы этих двух противо-ЭДС , плюс еще несколько вольт.Если у вас есть два двигателя последовательно, то требуемое напряжение удваивается.

В моем примере это дает 32,5 В, что выше рекомендуемого входного напряжения 25 В для Duet 2. Но, по крайней мере, мы знаем, что для наихудшего случая дельта-движения со скоростью перемещения 200 мм/сек, если я использую 24 В подача, то это составляет более 2/3 теоретического значения, поэтому крутящий момент, доступный для этого движения, не должен падать более чем примерно на 1/3 от обычного доступного крутящего момента. С другой стороны, источника питания 12 В явно недостаточно, что объясняет, почему я смог достичь только 150 мм/сек до того, как перевел принтер на 24 В.

На https://www.reprapfirmware.org/ есть онлайн-калькулятор, позволяющий сделать это наоборот (т. е. рассчитать скорость, при которой крутящий момент начинает падать).

  • 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 A для Duet 2, 7 A для Duet 3, основной и платы расширения и 1,7 А для инструментальных плат Duet 3 или Duet 2 Maestro.
  • Запланируйте работу каждого шагового двигателя при токе от 50% до 85% от его номинального значения.
  • Размер: Nema 17 — самый популярный размер, используемый в 3D-принтерах. Nema 14 является альтернативой высокопроизводительному экструдеру. 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 сопротивления фазы) > 4 В или индуктивностью > 4 мГн.
  • Выбирайте шаговые двигатели с углом поворота 0,9°, если требуется дополнительная точность позиционирования, например для башенных двигателей дельта-принтера.В противном случае выберите 1,8-градусные/шаговые двигатели.
  • Если вы используете любые двигатели с шагом 0,9° или двигатели с высоким крутящим моментом, используйте питание 24 В, чтобы вы могли поддерживать крутящий момент на более высоких скоростях.
  • При использовании экструдера с большим редуктором (например, экструдера, в котором используется гибкий приводной кабель для передачи крутящего момента от двигателя к червячному редуктору), используйте для его привода короткий малоиндуктивный двигатель с шагом 1,8 градуса.

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

Drive Number
Duet 3
Доска этикетки
Duet 2 Wi-Fi / Ethernet
Метка доски
Duet 2 Maestro
Доска
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 (на EURMOX 2/5) E2 (Pins для внешнего драйвера)
6 E3 (на Explox 2/5) E3 (Pins для внешнего драйвера)
7 E4 (на EURMOX 5)
8 9
9 E6 (по Extex 5)
10 На разъеме LCD_CONN
11 На разъеме LCD_CONN

Чтобы увидеть точное расположение контактов 3 здесь:

Схема подключения Дуэт 3

Схема подключения Duet 2 WiFi/Ethernet

Схема подключения Duet 2 Maestro

Duet 3 имеет 6 встроенных драйверов шаговых двигателей.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. Распиновка каждого разъема шагового двигателя такая же, как и у другой популярной электроники для 3D-принтеров.

Для ВСЕХ ДУЭТОВ необходимо подключить два провода одной фазы шагового двигателя к двум контактам на одном конце разъема, а провода 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 помечены «2B 2A 1A 1B» на задней стороне платы 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 помечены «B1 B2 A1 A2» ​​на задней стороне платы и на схеме подключения.«А» и «В» относятся к катушке или фазе, «1» и «2» относятся к положительному и отрицательному. Это соглашение об именах, используемое большинством производителей шаговых двигателей.

Внимание! Перепутывание фаз на 4-контактном разъеме может и часто приводит к повреждению драйвера шагового двигателя. Поэтому убедитесь, что вы знаете, какие пары проводов относятся к одной фазе. Неважно, какую фазу вы подключаете к какой паре контактов или каким образом вы подключаете каждую фазу: перестановка двух фаз или замена пары проводов в фазе просто заставляет двигатель вращаться в другую сторону, которую вы может поправить в конфиге.г файл.

Будьте особенно осторожны при использовании шаговых двигателей со съемными кабелями! Двигатель Nema 17 со съемным кабелем обычно имеет 6-контактный разъем JST, но разные производители используют разные выводы для этого разъема. Всегда проверяйте фазы шагового двигателя (см. следующий раздел) при использовании двигателей со съемными кабелями.

Настоятельно рекомендуется заземлять кожухи шаговых двигателей , особенно в принтерах с ременным приводом.В противном случае движение ремней вызывает накопление статического заряда, который в конечном итоге распространяется на обмотки. Движение нити в экструдере также может вызвать накопление статического заряда на приводном двигателе экструдера. Если двигатели прикручены к металлической раме, достаточно заземлить раму.

Вот два способа соединения проводов шагового двигателя в фазы:

  1. Используйте мультиметр. Между двумя проводами, относящимися к одной фазе, должно быть сопротивление в несколько Ом, а между проводами, принадлежащими разным фазам, не должно быть непрерывности.
  2. Ни к чему не подсоединенные провода двигателя, покрутите шпиндель между пальцами. Замкните два провода вместе, затем снова поверните шпиндель. Если крутить намного труднее, чем раньше, эти два провода относятся к одной и той же фазе. В противном случае попробуйте еще раз с другой парой проводов, закороченных вместе.

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

Если у вас есть только один шаговый двигатель Z, подключите его к разъему ZA и подключите две перемычки к разъему 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 RepRap (т. е. с номинальным током в диапазоне от 1,2 до 2,0 А), лучше подключать их последовательно, чем параллельно. Погуглите «последовательное подключение шаговых двигателей» для инструкций как это сделать например:

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

Некоторые недавние комплекты китайских 3D-принтеров имеют слаботочные шаговые двигатели Z, которые вместо этого предназначены для параллельного соединения. 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.

Дополнительные сведения см. на странице использования внешних драйверов

Если ваши двигатели имеют номинал выше примерно 2.8A и вы используете Duet 2 (Wifi или Ethernet), или выше примерно 2A, и вы используете Duet 2 Maestro, или устаревшие версии Duet 0.6 или 0.8.5, или если им требуется более высокое напряжение, чем может обеспечить Duet, то вам нужны внешние драйверы шаговых двигателей. Как правило, они имеют оптически изолированные входы step/dir/enable. Например, драйверы шаговых двигателей с номинальным током до 5 А, использующие микросхему драйвера шагового двигателя TB6600, широко доступны на eBay.

Если драйверам требуется не более 2 мА при 3 В на входах step, dir и enable, то их можно подавать напрямую с разъема расширения Дуэта.См. схемы подключения Duet 2 WiFi/Ethernet для получения информации о выводах разъема расширения. В противном случае вы должны использовать микросхемы сдвига уровня от 3,3 В до 5 В, такие как 74HCT04, чтобы повысить уровень сигнала до 5 В и управлять ими. Для этой цели вы можете использовать разделительную доску Duet Expansion Breakout Board.

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

Перед выполнением этого шага временно разрешите перемещение оси без возврата в исходное положение, перейдя к консоли кода G 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 двигатель нельзя перемещать до возврата в исходное положение, если только команда M564 не используется для отмены этого безопасного значения по умолчанию.

Как подключить шаговый двигатель к драйверу, цветовая маркировка проводов

Вечная проблема, какой провод подключать 🙂

ОПЦИЯ 1

Двигатель Nema17
Драйвер A4988 Polulu

1A — зеленый
1B — черный
2A — синий
2B — красный

 

ОПЦИЯ 2

Двигатель Nema17
Драйвер DM420A

A + черный
A — зеленый
B + красный
B — синий

 

ОСОБЫЙ СЛУЧАЙ

Есть такие моторы Nema17 , у которых провода не одного цвета как у всех 🙂
Маркировка для таких проводов пишу в скобках:

A + черный (красный)
A — зеленый (зеленый)
B + красный (желтый)
B — синий (синий)


Комментарии [1]



Добавить комментарий



Случайные самоделки

  • Идея собрать самодельный станок с ЧПУ возникла давно.Отсутствие знаний и необходимых деталей. Сегодня есть все!

  • Эту мощную газонокосилку я сделал сам для деревни, там всегда много высокой травы, бороться с которой обычным ручным триммером не рационально. Этот зверек скашивает все, жесткую траву, небольшие деревья, уровни холмов, покрытых кротами, и даже вытачивает из земли старые кирпичи.

  • Решил обновить старую, уже обгоревшую подставку для паяльника.Просто и не занимает много места на столе.

  • Этот станок с ЧПУ я сделал сам в 2015 году, видео того же года. Давно меня просили снять видео по сборке этой машины, позже у меня сломался жесткий диск, каким-то чудом я нашел некоторые материалы по этой машине на другом носителе. Спустя почти 4 года опубликую материалы, как я делал своими руками станок с ЧПУ из доступных материалов.

  • 3D модель вентилятора очень простая, легко наматывается на цанговый зажим.Я поставил его на свой станок с ЧПУ. Первый запуск показал себя очень хорошо, вся стружка разлетелась в стороны, чисто под резак.

Управление шаговым двигателем — OKdo

Если ваш проект включает в себя управление двигателями для обеспечения точного движения, когда набор шестерен должен повернуться на заданное число оборотов или поворотный стол должен повернуться на определенное количество градусов, тогда шаговый двигатель может быть правильным выбором.

Этот проект демонстрирует, как управлять платой EasyDriver с помощью Python и библиотеки GPIO, встроенной в Raspbian.

  • Вы должны начать с Raspberry Pi с поддержкой Wi-Fi, подключенного к мыши, клавиатуре и монитору. Здесь вы можете узнать, как это сделать с помощью комплекта Okdo Pi.

 

EasyDriver — это драйвер шагового двигателя с открытым исходным кодом и несколькими удобными функциями, которые делают управление шаговыми двигателями с помощью Pi 4 GPIO безопасным и эффективным. Он работает от 6 В до 30 В при максимальном номинальном токе 750 мА/фаза. Он может управлять 4-, 6- и 8-проводными шаговыми двигателями в режимах полного, половины, четверти или восьмого шага в соответствии с настройками контактов MS1 и MS2.Контакт DIR устанавливает направление, а контакт SLP переводит плату в спящий режим. Он также имеет вспомогательный выход, который может выдавать до 50 мА при рабочем напряжении.

 

По умолчанию плата работает при напряжении 5 В, что может привести к повреждению выходов Pi 4 GPIO. Измените это значение на 3,3 В, соединив припоем контактные площадки в левом нижнем углу платы с пометкой 3/5 В.

Используйте мультиметр для проверки рабочего напряжения входов/выходов GPIO перед подключением Pi.Измерьте напряжение на соединениях GND/STEP. Это должно читаться 3,3 В

.

Для EasyDriver требуется отдельный источник питания постоянного тока от 6 В до 30 В — для этого проекта подходит адаптер питания 9 В постоянного тока / 2 А.

 

Двигатель, используемый в этом проекте, представляет собой 4-проводной двигатель с 200 шагами на оборот. В полношаговом режиме его можно точно позиционировать с шагом в 1,8°. В режиме восьмого шага его можно расположить на 0.225 ° шагов.

4-проводные шаговые двигатели имеют 2 пары подключенных катушек. Они должны быть припаяны к соседним контактам на четырехштырьковом разъеме, чтобы обеспечить надежное соединение. Изолируйте соединения термоусадочной трубкой. В техническом описании вашего двигателя должны быть указаны соединения, поскольку общего стандарта нет.

Для примера подключения двигателя:

Контакт 1: Синий

Контакт 2: Красный

Контакт 3: Зеленый

Контакт 4: Черный

Никогда не отключайте двигатель от EasyDriver, когда плата включена, так как это приведет к необратимому повреждению EasyDriver

 

Соединения Pi 4 с EasyDriver:

  • Подключите перемычку «мама-папа» от контакта 17 GPIO к EasyDriver MS1 (желтый)
  • Подключите перемычку «мама-папа» от контакта 27 GPIO к EasyDriver STEP (коричневый)
  • Подключите перемычку «мама-папа» от GND к EasyDriver GND (черный)
  • Подключите перемычку «мама-папа» от контакта 22 GPIO к EasyDriver DIR (синий)
  • Подключите перемычку «мама-папа» от контакта 24 GPIO к EasyDriver MS2 (белый)

Соединения двигателя и EasyDriver:

  • Подключите контакт 1 двигателя к EasyDriver A1 (синий)
  • Подключите контакт 2 двигателя к EasyDriver A2 (красный)
  • Подключите контакт 3 двигателя к EasyDriver B1 (зеленый)
  • Подключите контакт 4 двигателя к EasyDriver B2 (черный)

Электропитание соединений EasyDriver:

  • Подключите источник питания GND к EasyDriver GND (черный)
  • Подключите источник питания 9 В к EasyDriver M+ (красный)

Дважды проверьте соединения перед подачей питания на двигатель, чтобы не повредить Pi 4 или драйвер двигателя.

 

Входами EasyDriver можно управлять с помощью библиотеки GPIO Python, которая включена в настольную версию Raspbian по умолчанию.

  • Откройте Geany IDE через Главное меню > Программирование > Geany, скопируйте и вставьте приведенный ниже код на новую вкладку. Пример кода запускает двигатель сначала по часовой стрелке в режиме восьмого шага, на 90 градусов за раз. Затем он меняет направление и возвращается в исходное положение в полношаговом режиме.
  • Во время выполнения тестовой программы регулируйте небольшой потенциометр на EasyDriver, пока двигатель не начнет плавно вращаться.
  импортировать RPi.GPIO как GPIO
время импорта

# Нумерация контактов GPIO
шаг_пин = 27
dir_pin = 22
ms1_pin = 17
ms2_pin = 24

задержка = 0,001 # 1 микросекунда
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(dir_pin, GPIO.OUT)
GPIO.setup(ms1_pin, GPIO.OUT)
GPIO.setup(ms2_pin, GPIO.OUT)
GPIO.setup(step_pin, GPIO.OUT)

Шаги защиты (n):
    количество = 0
    в то время как количество < n:
        GPIO.output(step_pin, GPIO.HIGH)
        время.сон (задержка)
        GPIO.output(step_pin, GPIO.LOW)
        время сна (задержка)
        количество += 1

пытаться:
    пока верно:
        # Вращение по часовой стрелке в режиме восьмого шага
        GPIO.output(dir_pin, GPIO.HIGH)
        GPIO.output(ms1_pin, GPIO.HIGH)
        GPIO.output(ms2_pin, GPIO.HIGH)
        для я в диапазоне (4):
            шагов (200 * 8 / 4) # Повернуть на 90 градусов
            время сна(1)
        # Вращение против часовой стрелки в полношаговом режиме
        GPIO.вывод (dir_pin, GPIO.LOW)
        GPIO.output(ms1_pin, GPIO.LOW)
        GPIO.output(ms2_pin, GPIO.LOW)
        для я в диапазоне (4):
            шагов(200 / 4) # Повернуть на 90 градусов
            время сна(1)
кроме KeyboardInterrupt: # Выход по CTRL+C
        GPIO.cleanup() # Очистка GPIO
  

Программа импортирует модули GPIO и времени и настраивает контакты GPIO в соответствии со схемой нумерации контактов Broadcom, а не с номерами контактов физического заголовка, и устанавливает их в качестве выходов.

Определена функция, называемая шагами, которая перемещает двигатель на заданное количество шагов в соответствии со значением параметра n. Он делает это, подавая импульс на контакт STEP HIGH, а затем LOW для каждого шага.

Затем устанавливаются пошаговый режим и направление. Это может быть полный, половинный, четверть и восьмой шаг в соответствии со следующей таблицей:

MS1 МС2 Режим
Низкий Низкий Полный шаг
Высокий Низкий Полушаг
Низкий Высокий Четверть шага
Высокий Высокий Восьмой шаг

Чтобы повернуть этот двигатель на 90 градусов в полношаговом режиме, требуется 200 / 4 шага.Цикл while вращает двигатель с шагом 90 градусов, пока не будет нажато Ctrl + C.

Включите двигатель и выполните код из меню Build, чтобы запустить пример.

 

Скорость вращения шаговых двигателей регулируется пошаговым режимом. Измените пошаговый режим, изменив уровни MS1/MS2 в соответствии с таблицей выше. Полный шаг будет двигать двигатель быстрее всего, восьмой режим будет самым медленным.

Измените направление вращения двигателя, установив на выводе DIR высокий или низкий уровень.

Добавьте еще одно соединение GPIO к контакту SLP, чтобы перевести двигатель в спящий режим, экономя энергию, когда двигатель закончит движение. Разбудите его, когда ему снова понадобится движение.

Используйте электромеханический концевой выключатель, чтобы расположить двигатель в базовой точке, затем переместите двигатель, считая каждый шаг относительно этой точки. Это позволяет осуществлять очень точное управление.

Резюме

Этот проект показал, как можно управлять шаговыми двигателями с помощью Pi 4 и специальной платы для шаговых двигателей EasyDriver.

Шаговые двигатели

используются в таких приложениях, как 3D-принтеры, станки с ЧПУ и робототехника, где требуется точное позиционирование. Их также можно использовать, когда требуется удерживающий момент при остановленном двигателе.

Pi 4 может управлять скоростью, количеством шагов и направлением двигателя с помощью Python и библиотеки GPIO, встроенной в Raspbian, чтобы обеспечить точное позиционирование двигателя для вашего приложения.

Как подключить драйвер шагового двигателя TMC2209 для управления четырьмя шаговыми двигателями

Здравствуйте, читатели приветствуют новый пост.В этом посте мы узнаем , как подключить драйвер шагового двигателя TMC2209 для управления четырьмя шаговыми двигателями. TMC2209 - это устройство, которое используется для работы в качестве драйвера шагового двигателя и было создано самым известным дизайнером TRIAMINIC. Это связано с особенностями бесшумной работы с высокой точностью.

Его основными частями являются внутренний настроенный генератор 12,5 мегагерц, последовательный порт UART для передачи данных. Он также предлагал значения разрешения до 1/256 шагов.Далее я хочу отметить, что этот проект создан в сотрудничестве с самым известным поставщиком печатных плат и производителем печатных плат. ТО есть PCBWAY, МЫ уточнили все параметры наших проектов и детали компонентов, которые расположены на платах. Их профессиональная команда отвечает всем требованиям и выполнила доску в заданный день с разумными ценами и высоким качеством. Они не помогают мне делать платы, я также получаю подробный обзор своих проектов от их команды инженеров, которые охватывают все основы с помощью дюймов для выполнения этих проектов.PCBWAY не только помогает изготавливать платы, но и предоставляет вам онлайн-сервис для получения различных услуг, таких как онлайн-сервис с ЧПУ, сервис станков, сервис 3D-печати. Вы также можете получить дополнительную пятнадцатипроцентную скидку на гибкую печатную плату, гибкую и жесткую печатную плату всего за 111 долларов. Поэтому я рекомендую вам воспользоваться услугами этого лучшего поставщика и создателей проекта для создания вашего проекта. Они не только работают на местном уровне, но и работают по всему миру. Служба поддержки клиентов также работает круглосуточно и без выходных, чтобы облегчить работу своих пользователей.Являюсь клиентом этой компании последние пять лет и получаю различные услуги. Я также рекомендую вам использовать эту компанию для их различных услуг по созданию проектов. Они не разочаруют вас.

Начало работы

Требования для вашего проекта: Вам нужна одна печатная плата 4-5 мм с четырьмя платами драйверов шаговых двигателей. Плата ПК должна иметь микросхемы памяти DDR3 от 8 до 24 бит. Для работы драйвера шагового двигателя TMC2209 требуется Arduino UNO. Программное обеспечение драйвера шагового двигателя TMC2209 требует, чтобы Arduino IDE была установлена ​​на печатной плате.Вам нужен микроконтроллер ATTiny85, и вы должны подключить его к Arduino. Код Вот шаги, необходимые для создания этого проекта драйвера шагового двигателя: Загрузите и установите Arduino IDE. Загрузите файл TMC2209_Driver.ino и передайте его Arduino. Загрузите и установите программное обеспечение драйвера TMC2209. Загрузите файл TMC2061_Stepper.ino и передайте его Arduino. Загрузите файл STM32F4_Schematic.pdf и загрузите его в Arduino.

Подключение модуля TMC2209 к Arduino

Модуль драйвера шагового двигателя

TRIAMINIC TMC2209 имеет размеры всего 80 x 24 мм.Он достаточно мал, чтобы поместиться в любой макет драйвера шагового двигателя Arduino. Блок питания для Arduino входит в состав модуля драйвера шагового двигателя TMC2209. Он также обеспечивает поддержку до 3 розеток питания. Выход модуля драйвера шагового двигателя TMC2209 представляет собой аналоговое напряжение. Это похоже на напряжение, используемое в шаговом двигателе Arduino. Модуль драйвера шагового двигателя TMC2209 предоставляет аналоговое напряжение, скорость передачи данных и информацию о задержке в качестве стандартного интерфейса A1 для Arduino. Этот модуль драйвера шагового двигателя предназначен для работы с Arduino Shield MC1104.Шилды Arduino поддерживают модуль драйвера шагового двигателя TMC2209. Поэтому в качестве эталона используется шилд Arduino.

Подключение модуля TMC2209 к 4 шаговым двигателям

Шаг 1: Установите модуль TMC2209 в блок питания MC2209-A мощностью 10 Вт. Шаг 2: Подсоедините провода TMC2209 к четырем шаговым двигателям, которые входят в комплект. Шаг 3: Разместите четыре шаговых двигателя под правильным углом, чтобы убедиться, что они правильно расположены на печатной плате.Шаг 4: Подключите интерфейс UART к TMC2209-B. Шаг 5: Теперь модуль TMC2209 готов к использованию. Необязательное примечание. Если ваши четыре шаговых двигателя имеют разные максимальные шаги и нагрузки, см. следующее для размещения: Шаг 6: Подключите четыре шаговых двигателя к соответствующим разъемам. Управление четырьмя шаговыми двигателями Теперь, когда модуль драйвера шагового двигателя TMC2209-A установлен в источнике питания, четыре шаговых двигателя готовы к управлению.

Программирование для модуля TMC2209

Очень легко программировать и использовать модуль TMC2209 с IDE.Сначала подключите модуль TMC2209 к вашему микроконтроллеру. Программатор должен быть зарегистрирован в последовательном интерфейсе вашего микроконтроллера. После этого измените конфигурацию последовательного порта, следуя пошаговой инструкции, приведенной в разделе «Как настроить программатор».

Управление четырьмя шаговыми двигателями TC4004 является мозгом модуля TMC2209. Эта плата управляет четырьмя шаговыми двигателями с частотой до 6 МГц. Питание каждого двигателя обеспечивается микроконтроллером, который подключается к аккумулятору через разъем microUSB.Для лучшего управления каждым двигателем модуль TMC2209 поставляется с двумя разъемами JST, по одному на каждый разъем JST.

Заключение

Если вы работаете в области робототехники, драйвер шагового двигателя MOMO XRD31EX EV3 LED Clock станет отличным выбором. Легкий и простой в использовании, это мощный и высокоэффективный модуль.

Автор: Генри
//www.theengineeringknowledge.com

Я профессиональный инженер, выпускник известного инженерного университета, также имею опыт работы инженером в различных известных отраслях.Я также являюсь автором технического контента, мое хобби — исследовать новые вещи и делиться ими с миром. Через эту платформу я также делюсь своими профессиональными и техническими знаниями со студентами инженерных специальностей.

Советы по подключению шагового двигателя к драйверу

Есть 2 конфигурации. В настоящее время я более подробно объясняю биполярное расстройство, но когда-нибудь добавлю и однополярное. Биполярная конфигурация в любом случае более популярна в наши дни.

Подключение шагового двигателя с 4 или 6 отведениями в биполярной конфигурации
4-проводной шаговый двигатель является самой простой и популярной конфигурацией в наши дни.Вам нужно только выяснить, какие лиды образуют пару. Проще всего использовать мультиметр и измерить сопротивление между проводами, которые идут от шагового двигателя. 4-проводной двигатель самый простой. Если нет чтения, значит, он не подключен. Если вы читаете - это пара. Вы даже можете сделать это без мультиметра, просто вращая двигатель, касаясь проводов. Любая комбинация, которая затрудняет движение двигателя, - это пара.

В 6-проводном двигателе необходимо найти внешние выводы и пропустить центральные общие выводы. Центральные выводы будут иметь ровно 1/2 сопротивления, чем внешние выводы.Просто начните тестировать пары отведений и выясните, какие отведения составляют пары с наибольшим сопротивлением.

Теперь эти 2 пары можно подключить к приводу. Обычно эти пары называются A и B. В моем примере они подключены к биполярному приводу A3967, где есть четкая маркировка, какие выводы куда идут. Иногда разъемы на накопителе маркируются как А1, А2 и В1, В2. Иногда они маркируются А-, А+ и В-, В+. Неважно, каким способом вы соединяете провода внутри одной пары. Меняется только вращение двигателя.

Подключение шагового двигателя с 5 или 6 отведениями в униполярной конфигурации
5-проводной шаговый двигатель может быть подключен только как униполярный. 6-проводной двигатель можно использовать в обоих случаях. Чтобы использовать 6-проводной шаговый двигатель в униполярной конфигурации, вам нужно всего лишь соединить центральные отводы вместе. И что подключенные центральные ответвления будут пятым проводом, и вы можете использовать его как 5-проводной шаговый двигатель.

Подключение униполярного шагового двигателя к приводу немного сложнее. Вы должны выяснить правильный порядок проводов.В противном случае двигатель будет двигаться только вперед и назад. Посмотрите это видео на YouTube, которое очень легко понять и объясняет процесс нахождения правильного порядка.


Предыдущая статья:Распространенные вопросы, проблемы и заблуждения о шаговом двигателе
Следующая статья:Руководство по шаговым драйверам для материнских плат 3D-принтеров

▷Как подключить шаговый двигатель - Краткое руководство - HTA3D

Функционирование и подключение шагового двигателя очень простые концепции.

Существуют различные типы шаговых двигателей. В 3D-печати наиболее часто используются «гибридный шаговый двигатель » с двумя фазами и 4 соединениями; который сочетает в себе функции «двигателя с переменным сопротивлением» и «двигателя с постоянным намагничиванием»

В этом видео мы можем увидеть типы шаговых двигателей, а также их функционирование: , шаговый двигатель имеет две фазы с двумя соединениями на фазу: всего четыре соединения.Мы можем видеть их на диаграмме:

Какая позиция должна иметь каждое соединение?

 

Подключаться надо по указанному на плате RAMPS: 2211, хотя 1122 тоже подойдет.

 

 

Как определить фазы?

 

Каждая фаза имеет непрерывность, поэтому с помощью мультиметра мы можем измерить непрерывность соединения двигателя. Каждый разъем имеет непрерывность с другим разъемом, который соответствует его фазе, а не остальным.

 

Что произойдет, если я перепутаю фазы двигателя?

 

Двигатель будет вибрировать, но не будет двигаться. Преимущество заключается в том, что такая ошибка не повреждает электронику и ее легко идентифицировать.

 

Что произойдет, если я изменю ориентацию любой фазы?

 

Шаговый двигатель будет двигаться в противоположном направлении.

 

Как изменить ориентацию вращения?

 

Проще всего это сделать наоборот.Можно и из прошивки.

 

Как уменьшить нагрев двигателя?

 

Вы можете уменьшить силу тока и, следовательно, мощность двигателя.

 

Мотору не хватает мощности, и мой принтер пропускает шаги, что мне делать?

 

В 3D-принтерах Prusa сила тока обычно регулируется в пределах от 0,2 А до 0,4 на двигатель; возможность поднять это значение до номинальной мощности двигателя. Одним из вариантов является увеличение тока, назначенного на двигатель.Также вы можете изменить ускорение и/или проверить, что механически все в порядке.

 

У вас есть другие вопросы? Мы ответим на него!

Валы шаговых двигателей: соединительные шестерни/шкивы

Я столкнулся с несколькими шаговыми двигателями и ломал голову, как к ним что-то подключить. Вы можете купить шкивы, но вы заплатите хорошие деньги за любые металлические цанги. Я ненавижу платить за цангу больше, чем просто покупать новый шаговый двигатель.

Я хотел придумать три способа использования этих (вездесущих?) шаговых двигателей, которые вы можете встретить. 9Эти фотографии просто показывают тесты того, как взаимодействовать с валом, им все еще нужна шестерня / шкив, напечатанный на этой штуке, чтобы работать в качестве механического приспособления.)

Отдельное спасибо @madbodger на канале adafruit discord за некоторое вдохновение.

Двигатели с редуктором

Наиболее распространенные типы шаговых двигателей поставляются с запрессованной шестерней (слева два двигателя на верхнем фото).Я попытался снять эти шестерни, и они застряли . И, в конце концов, я понял, что лучше всего воспользоваться снаряжением.

Чтобы использовать их, я думаю, лучше всего напечатать напрессованную шестеренку. Для этого я измерил внешний и внутренний диаметр зубьев и посчитал зубья. Я разработал это с нулевым зазором и напрессовал, вот так:

У меня есть шаговые двигатели с коническими шестернями. Я думаю, что это будет работать так же, но вам нужно будет сузить отверстие в колесе.

Если вы спроектируете его с нулевым зазором, он будет плотно прилегать и его будет трудно снять. Если присмотреться, то можно увидеть следы отвертки там, где потребовалось много усилий, чтобы снять ее, и я деформировал край. Во второй раз, когда я надел его, он был немного свободнее, но он все еще не собирался вращаться. Я думаю, что это лучший подход для шаговых двигателей с редуктором.

Шаговые двигатели с гладким валом: варианты с 3 болтами и 1 болтом

Если у вас есть шаговые двигатели с гладким валом, я видел металлические цанги зажимного типа или цанги с установочными винтами.Я с подозрением отношусь к ним, поэтому я разработал пару цанговых структур. В первом используется три (3) болта M2, чтобы удерживать слои, напечатанные на 3D-принтере, в сжатом состоянии.

На самом деле, я несколько раз пытался сделать это одним болтом и не смог, так как слои разошлись:

Вот почему я стремился использовать версию с тремя болтами, так как болты и гайки сжимают слои, чтобы предотвратить их разрыв.

Версия с 1 болтом

Как никогда никого не останавливая, я хотел уменьшить количество болтов, поэтому меня вдохновил дизайн этой цанги от b3n3d1k7.Для этой цанги напечатаны на 3D-принтере две плоскости, чтобы упростить печать. Вот моя версия с одним болтом М2 и гайкой. Гайка входит в прорезь сбоку, поскольку на принтере она напечатана «боком» вниз, болт не стремится разорвать ее на части.

Я предпочитаю последнюю версию для двигателей с гладкими валами. Я бы никогда не использовал это, когда от этого зависело что-то важное, но, вероятно, это сработало бы во многих случаях. Я не проверял их крутящий момент, но мои тесты на пальцах говорят, что они, вероятно, удовлетворят многие потребности шаговых двигателей с легким режимом работы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.