Promlebedka.ru

Авто ДРайв
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Шаговый двигатель от принтера для чего можно использовать

Как подобрать шаговый двигатель для станка ЧПУ. ШД из принтера.

Любая разработка начинается с выбора компонентов. При разработке ЧПУ станка очень важно правильно подобрать шаговые двигателя . Если у вас есть деньги на покупку новых двигателей, в таком случае нужно определить рабочее напряжения и мощность двигателя. Я купил себе для второго ЧПУ станка шаговые двигателя вот такие: Nema17 1.7 А.

Если у вас нет достаточно денег или вы просто пробуете свои силы в данной сфере. То вы скорее всего будите использовать двигателя из принтеров . Это самый недорогой вариант. Но тут Вы столкнетесь с рядом проблем. У двигателя может быть 4, 5, 6, 8 — проводов для подключения. Как их подключить к драйверам L298n и СNC shield.

Давайте разберемся по порядку. Какие шаговые двигателя бывают. Если вы видите четное количество выводов это биполярный шаговый двигатель . Расположение обмотки для данного двигателя вот такое.

Если у двигателя 5 выводов, это униполярный шаговый двигатель . Вот так выгладит его схема.

Наши драйвера рассчитаны на двигателя с 4 выводами . Как быть? Как их подключить?

Биполярные ШД с 6-ю выводами подключаются к драйверу двумя способами:

В данном случае ШД имеет момент в 1.4 раза больше. Момент более стабилен на низких частотах.

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 ШД — I*2 * R

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

Потребляемая мощность не зависит от типа подключения, поэтому I*2 * R = Iпосл.*2 * 2* R, откуда

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.

Во втором случае момент более стабилен на высоких частотах. Параметры ШД при таком подключении соответствуют заявленным в datasheet, (момент, ток), момент более стабилен на высоких частотах .

Униполярный шаговый двигатель можно переделать.

Для этого нужно разобрать шаговый двигатель и перерезать провод соединяющий центр обмоток. И при подключении общий провод подключать ни куда не нужно.

В итоге у нас получается биполярный двигатель с 4 выводами.

Шаговые двигателя с 8-ю выводами можно подключить тремя способами.

Подключение А — шаговик работает с характеристиками, заявленными в описании (момент, ток), момент более стабилен на высоких частотах.

Подключение B – момент ↑1.4 раза, момент более стабилен на низких частотах (относительно А).

Подключение C – момент ↑1.96 раза, момент более стабилен на высоких частотах (относительно А).

Вот мы и решили проблему подключения шаговых двигателей. Но не все двигателя у нас заработают. Нужно еще определить рабочее напряжение двигателей. Самый правильный способ это найти datasheet. Так все параметры есть. Но не ко все двигателя из принтера можно найти datasheet. В таких случаях я пользуюсь вот такой таблицой .

Сопротивление обмотки, Ом

Рабочее напряжение, В

Не знаю на сколько данная таблица верная но у меня все сходиться и работает как надо.

Двигателя я выбираю чтобы рабочее напряжение было меньше или равно напряжению источника питания. Для двигателей рассчитанных на меньшее напряжения необходимо настроить ток ниже.

Настраивать СNC shield будем в следующей статье. Не пропустите!

Подписывайтесь на мой канал на Youtube и вступайте в группы в Вконтакте и Facebook.

Спасибо за внимание!

Понравилась статья? Поделитесь ею с друзьями:

Выбор драйвера для управления Nema 17

Google подсказал, что для оживления Nema 17 можно использовать драйвер A4988 от Poulou (даташит).

Кроме того, есть вариант использования микросхем L293D. Но A4988 считается более подходящим вариантом, так что на нем и остановились во избежание потенциальных проблем.

Как уже упоминалось выше, использовались двигатель и драйвер, заказанные из Китая. Ссылки ниже.

Ссылки для заказа необходимого оборудования из Китая

Как сделать ветрогенератор

Лопасти можно изготовить своими руками из трубы ПВХ. Нужная кривизна подбирается, если взять ее с определенным диаметром. Заготовку лопасти рисуют на трубе, а затем вырезают отрезным диском. Размах винта составляет около 50 см, а ширина лопастей — 10 см. После следует выточить втулку с фланцем под размер вала ШД.

Она насаживается на вал двигателя и крепится дополнительно винтами, а к фланцам крепятся пластиковые лопасти. На фото изображено две лопасти, но можно сделать четыре, прикрутив еще две аналогичные под углом 90º. Для большей жесткости под головки винтов следует установить общую пластину. Она плотней прижмет лопасти к фланцу.

Читать еще:  Формула расчета расхода топлива от мощности двигателя

Изделия из пластика долго не служат. Продолжительный ветер со скоростью более 20 м/с такие лопасти не выдержат.

Далее нужно произвести балансировку. Это делается своими руками: от концов лопастей отрезаются кусочки пластика. Угол их наклона можно изменить посредством нагрева и изгиба.

Генератор вставляется в кусок трубы, к которому он крепится болтами.

К трубе с торца крепится флюгер, представляющий собой ажурную и легкую конструкцию из дюралюминия. Ветрогенератор держится на приваренной вертикальной оси, которая вставляется в трубу мачты с возможностью вращения. Под фланец можно установить упорный подшипник или полимерные шайбы, снижающие трение.

У большей части конструкций ветряк содержит выпрямитель, который крепится к подвижной части. Это делать нецелесообразно из-за увеличения инерционности. Электрическую плату вполне можно разместить внизу, а к ней вывести вниз провода от генератора. Обычно с шагового двигателя выходит до 6 проводов, соответствующих двум катушкам. Для них нужны токосъемные кольца для передачи электроэнергии от подвижной части. На них довольно сложно установить щетки. Механизм токосъема может оказаться сложней, чем сам ветрогенератор. Еще было бы лучше разместить ветряк так, чтобы вал генератора располагался вертикально. Тогда провода не будут заплетаться вокруг мачты. Такие ветрогенераторы сложней, но зато уменьшается инерционность. Коническая передача здесь будет в самый раз. При этом можно увеличить обороты вала генератора, подобрав необходимые шестерни своими руками.

Закрепив ветряк на высоте 5-8 м, можно начинать проводить испытания и собирать данные о его возможностях, чтобы в дальнейшем установить более совершенную конструкцию.

В настоящее время становятся популярными вертикально-осевые ветрогенераторы.

Некоторые конструкции хорошо выдерживают даже ураганы. Хорошо себя зарекомендовали комбинированные конструкции, работающие при любом ветре.

Самодельный ветряк на основе шагового двигателя

Чаще всего, при изготовлении маломощных ветрогенераторов используют шаговые электродвигатели. Особенность их конструкции состоит в наличии нескольких обмоток. Обычно, в зависимости от размера и назначения, изготавливают двигатели с 2, 4 или 8 обмотками (фазами). При подаче напряжения на них по очереди вал соответственно поворачивается на определенный угол (шаг).

Преимущество шаговых двигателей заключается в способности производить достаточно большой ток при низких скоростях вращения. На генератор из шагового двигателя можно установить крыльчатку без всяких промежуточных устройств — передач, редукторов и т.п. Выработка электроэнергии будет производиться с такой же эффективностью, как и на устройствах другой конструкции с использование повышающих передач.

Разница в скоростях весьма существенная — для получения такого же результата, например, на коллекторном двигателе, потребуется скорость вращения в 10 или 15 раз больше.

Считается, что с помощью генератора из шагового двигателя можно заряжать аккумуляторы или батареи мобильных телефонов, но на практике положительные результаты отмечаются крайне редко. В основном, получаются источники питания для небольших светильников.

К недостаткам шаговых двигателей можно отнести значительное усилие, необходимое для начала вращения. Это обстоятельство снижает чувствительность всей ветроустановки к слабым ветрам, что можно несколько скорректировать путем увеличения площади и размаха лопастей.

Отыскать такие двигатели можно в старых дисководах для гибких носителей, в сканерах или принтерах. Как вариант, можно приобрести новый двигатель, если в запасе нужного устройства не окажется. Для большего эффекта следует выбирать более крупные двигатели, они способны выдавать достаточно большое напряжение, чтобы его можно было как-то использовать.

Электроника для ЧПУ станков, в которой можно использовать драйвер шагового двигателя A4988.

Драйвер шагового двигателя A4988 можно подключить к микроконтроллеру, например к Arduino, напрямую.

Скетч вращения шагового двигателя NEMA 17, драйвер A4988.

Программа для вращения шагового двигателя NEMA 17, драйвер A4988. Сначала мотор совершает полный оборот в одну сторону, потом в другую.

Подробнее о подключении шаговых двигателей к Ardiono смотрите на сайте Ардуино технологии.

Для более простого подключения шагового двигателя к Arduino или другому микроконтроллеру существуют модули. Модули бывают разные, на фото ниже приведен пример двух различных модулей.

Распиновку и как подключать модуль драйвера A4988 будем рассматривать в следующей статье.

Использование драйвера A4988 с CNC shield v3 и CNC shield v4.

Драйвер A4988 можно установить на CNC shield v3 и CNC shield v4. CNC shield используются для управления ЧПУ станками и облегчают сборку электроники.

Данный набор позволяет без пайки собрать электронику для двух осевых, трех осевых, четырех осевых ЧПУ станков, а также для самостоятельной сборки 3D принтеров. При реализации ЧПУ станков данные шилды используются достаточно часто благодаря своей низкой цене и простоте сборки.

Более подробно CNC shield v3 и CNC shield v4 будем рассматривать в следующих статьях.

Мы еще не рассмотрели использование данных драйверов для создания 3D принтеров на основе Ramps. Но это совсем другая история.

Вывод можно сделать следующий. Не смотря на свою небольшую стоимость и небольшой размер, драйвера отлично подходят для реализации большого количества проектов. От самодельных станков, до роботов манипуляторов.

Читать еще:  Газель бизнес двигатель умз 4216 ремонт своими руками

Понравился Драйвер шагового двигателя A4988? Не забудь поделиться с друзьями в соц. сетях.

А также подписаться на наш канал на YouTube, вступить в группу Вконтакте, в группу на Facebook.

Спасибо за внимание!

Технологии начинаются с простого!

Re: Mechaduino — closed loop stepper controller

dmaslov » 29 июл 2016, 04:44

Re: Mechaduino — closed loop stepper controller

MEG » 29 июл 2016, 16:18

Re: Mechaduino — closed loop stepper controller

dmaslov » 29 июл 2016, 18:49

Нет, планируется все менять я картинки нарисовал чисто для демонстрации идеи как можно BLDC использовать на месте NEMA 17 мотора. Немного ввел этим в заблуждение. Для нашего конкретно принтера нужен компактный дизайн, наподобие размеров стандартного серво привода или чуть больше. Общий вес принтера будет в районе 2 кг. Мы уже делаем прототип, пока что на щеточных моторах размера 130 и с оптической обратной связлью, у нас даже есть электроника на основе MEGA 2560 с отдельными 328P контроллерами для PID управления моторами, один 328P на два мотора. На данный момент ничего это не работает, только движемся к запусуку, но уже видно, что иметь интегрированные с электроникой моторы было бы очень удобно, такой мотор может иметь самостоятельную жизнь, как проект Mechaduino, и использоваться в разных устройствах. Вот что-то подобное уже сделано для щеточного двигателя в конструктиве серво:
http://letsmakerobots.com/node/18615

Для щеточного, конечно, проще, но мы хотим начать разработку на BLDC с той точки зрения, что прогресс движется в этом направлении.

Re: Mechaduino — closed loop stepper controller

MEG » 29 июл 2016, 19:35

Re: Mechaduino — closed loop stepper controller

dmaslov » 29 июл 2016, 23:00

Re: Mechaduino — closed loop stepper controller

ilalexey » 29 июл 2016, 23:22

Re: Mechaduino — closed loop stepper controller

Myp » 29 июл 2016, 23:37

Re: Mechaduino — closed loop stepper controller

ilalexey » 29 июл 2016, 23:52

Скорее всего. Всё работает чётко. Недожим болтов на лицо.

Добавлено спустя 6 минут 4 секунды:
..в любом случае верхние задумки нужно перезадумывать. Движки ещё как-то крепить нужно(на что мясо отсутствует)

Добавлено спустя 6 минут 35 секунд:

Re: Mechaduino — closed loop stepper controller

MEG » 30 июл 2016, 00:12

из данного манифеста видно что никто не считал что и зачем, всё занятие просто ради занятия. Куда кто шагнёт, зачем? Считали ли затраты, выхлоп и прочее? ответ судя по всему «нет», занимаетесь чистым искусством. Предвижу, что когда дойдёт до дела и денег, из системы придётся выкинуть все красивые но не нужные вещи, вставить добротные шаговики и так далее.
Если вы, как пишете, из штатов, то я удивлён что вы не ознакомились с результатами исследований широко известных за океаном.

Например с тем, что BLDC не ставят в принтеры вовсе не потому что не могут (могут и умеют и ставят и в принтеры и в станки), а потому, что до мощности в 100ватт шаговик по совокупности параметров (включая цену) уделывает BLDC в минуса судя по многолетней практике. Да, любители и могут и строят на них и микроприводы. Нет, серийное производство экономически будет провальным. Грубо говоря, ваш чудесный принтер скопируют, выкинут из него бесколлекторники дорогие, вместе с контроллерами, и начнут продавать в два раза дешевле вас с теми же параметрами по точности и скорости.
И да, цель кроме как «быстрее всех» не обозначена. Отсюда вижу что никто серьёзно и не понимает зачем выкидывать шаговик, что это даст и чем чревато. Или ошибаюсь и вы всё просчитывали?

Re: Mechaduino — closed loop stepper controller

Myp » 30 июл 2016, 01:30

Re: Mechaduino — closed loop stepper controller

Master987 » 30 июл 2016, 01:39

У шагового двигателя есть два больших минуса.
Чем выше скорость тем меньше крутящий момент как следствие пропуск шагов из за этого появляется ограничение в скорости печати и требуется как можно больше снизить подвижную массу.
В общем шаговый двигатель лучший выбор когда нужны не большие скорости а 3д печать движется в направлении увеличения как раз этой самой скорости и точности а значит от шаговых моторов рано или поздно придется отказаться.
Энкодер который собственно начал эту тему по цене 46 баксов ну как по мне слишком дорого вот если за эту цену былбы полноценный сервопривод тогда да не задумываясь купил а для этой платы крайняя цена 20-25 баксов дальше жаба не позволит
Итог кто первый выкинет на рынок за вменяемые деньги хороший мотор тот и сорвет куш

Добавлено спустя 7 минут 22 секунды:

Re: Mechaduino — closed loop stepper controller

MEG » 30 июл 2016, 02:42

я вроде описал, что в качестве поделок, самоделок и прочего апгрейда делают всё что угодно. Но, практика показывает что промышленное производство и рынок слегка правят полёт фантазии. именно поэтому я просил описать зачем это делается, но выше видно, что делается это «низачем», просто потому что BLDC это вау. Напомню, указанные тобой «дураки» покупают это не просто ради «вау», а с вполне конкретной целью. Которая оправдывает средства. Продолжать?

Читать еще:  Характеристики двигателя сузуки гранд витара 2001 года

Добавлено спустя 18 минут 54 секунды:

это неправда. Двигателя формата NEMA17 по мощности на валу примерно в два-три раза превышают необходимый минимум при правильном проектировании. Для скоростей которые обычно используются самодельных в 3d принтерах (реальных а не тех которые в софте задаются) вполне хватило бы и NEMA14, именно поэтому мне было странно услышать что они берут, клепают BLDC, вымучивают контроллер и всё ради того чтоб поместить это всё в формат NEMA17. Слегка непонятно зачем был огород.

И да, шаговик нормальный NEMA17 вполне справится со скоростями до 400мм/с, на ремне. А точнее, он бы справился, да хотэнд не позволит. Поэтому я и спросил какая цель ставится, надеясь услышать что там ноу-хау в плавлении пластика имеется. Ан нет, вся затея строго чтоб выкинуть шаговики.

Ещё раз, кризис шаговиков наступит на скоростях больше 400мм/с. Такой скорости не наблюдается даже в смелых мечтах ни у кого.

я вроде именно об этом выше написал. что год будут строить этот прорыв и шаг в будущее. построят полтора прототипа. После чего выяснится, что вместо 200 баксов на движки, ровно такого качества и скорости можно добиться на шаговиках стоимостью 50 баксов, запитав их через драйвер стоимостью 1 бакс.

Re: Mechaduino — closed loop stepper controller

dmaslov » 30 июл 2016, 02:46

Наша контора проектирует и продает запчасти другим производителям и мы с этого живем не первый год, к слову о подсчетах. Вы рассуждаете, бесспорно, здраво. Шаговые двигатели доминируют «и есть почему». Мы их, кстати, продаем, китайские по 9 долларов. Высунуться из толпы на этом не удастся, рынок меняется. Нужны новые продукты чтоб продолжать держаться на плаву. По крайней мере в америке не выплыть без новаторства, рынок уже переполнен. Никакой новый 3д принтер типичной конструкции не будет иметь сколько нибуль заметный успех если только он не стоит 100 долларов. У нас есть давний опыт с китайскими производителями электроники и CNC деталей, мы можем добиться минимальных затрат на продукт, в 100 долларов за принтер не уложимся, но в сотни три с половиной должны. Вот прототип, пока мы его делаем с моторами Johnson 130 и оптическими дисками обратной связи. Мы ищем толковых разработчиков чтоб попробвать сделать BLDC привод если не для этого конкретно принтера, то как отдельный проект наодобие mechaduino. BLDC серво со встроеным программируемым контроллером уже выпускается для индустриальных приложений http://www.animatics.com/products/animatics/nema-23-2300-series/sm23165d.html мы с такими моторами делали проект — исключительно просто и быстро было добиться результата. Надо только сделать дешевле в 15 раз Этот стоит тысячу баксов.

Re: Mechaduino — closed loop stepper controller

MEG » 30 июл 2016, 03:17

я правильно услышал, вы собираетесь уложиться с тремя-четырьмя сервоприводами, каким-то хотэндом, китайской электроникой в 350 долларов за собранный принтер? это себестоимость или отпускная цена?

я правильно нагуглил что это движок на 12 вольт и 30ма?

сами как думаете, сможете в 15 раз резко обесценить устройство не имея опыта в проектировании подобных?

так-то идея хорошая. Но зашли не с того конца. Опять, я вижу вы сами не задавались вопросом, зачем вам туда серва, цели какие кроме красивого рекламного буклета? Поверьте, если принтер при этом ничем по параметрам не будет отличаться от такого-же но на шаговиках (а он не будет отличаться, затык текущей технологии вовсе не в шаговиках), никто финансово не оценит порыва.

Добавлено спустя 4 минуты 29 секунд:

Re: Mechaduino — closed loop stepper controller

Master987 » 30 июл 2016, 03:24

Принципы использования

Характерная для российского климата турбулентность ветра в приземных слоях приводит к постоянным изменениям его направления и интенсивности. Ветрогенераторы больших размеров, мощность которых превышает 1 Квт будут инерционными. В результате они не успеют полностью раскрутиться при смене направления ветра. Этому также мешает момент инерции в плоскости вращения. Когда боковой ветер действует на работающий ветряк, он испытывает огромные нагрузки, которые могут привести к его быстрому выходу из строя.

Целесообразно применять ветрогенератор малой мощности, изготовленный своими руками, имеющий незначительную инерционность. С их помощью можно заряжать маломощные аккумуляторы мобильных телефонов или использовать для освещения дачи светодиодами.

В дальнейшем лучше ориентироваться на потребителей, нетребующих преобразования вырабатываемой энергии, например, для подогрева воды. Нескольких десятков ватт энергии вполне может хватить для поддерживания температуры горячей воды или для дополнительного подогрева системы отопления, чтобы она не перемерзала зимой.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector