16 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Блок питания для шагового двигателя своими руками

Схема драйвера шагового двигателя не содержит дорогих деталей и программируемых контроллеров. Работа может регулироваться в широком диапазоне с помощью потенциометра PR1. Есть изменение направления вращения двигателя. Катушки шагового двигателя переключаются с помощью четырех МОП-транзисторов T1-T4. Применение в блоке транзисторов большой мощности типа BUZ10 позволит подключить двигатели даже с очень большим током.

  • Отправить тему по email
  • Версия для печати

Выбор блока питания

Сообщение Leonov-x » 25 янв 2015, 13:36

Вопрос по выбору блока питания. Есть 4 комплекта шаговых двигателей WT57STH115-4204A и драйверов DQ542MA.

Шаговый двигатель WT57STH115-4204A:
Размер: NEMA23
Фазы: 2
Угловой шаг: 1,8° ± 5%
Напряжение: 3.78 В
Ток/фаза: 4,2 A
Сопротивление/фаза: 0,9 Ом ± 10%
Индуктивность/фаза: 3,8 мГн ± 20%
Удерживающий момент: 30 кг-см
Момент инерции: 810 г-см2
4 провода

Максимальное напряжения для заданной индуктивности ШД:
Максимальное напряжение = 1000 * SQRT(Индуктивность)
1000 × √(0,0038) = 61,6441400297 В

Драйвер DQ542MA:
Входное напряжение: 18-50 В постоянного напряжения
Входной ток: < 4A
Выходной ток: 1.0A~4.2A
Потребление: 60 Вт

Вопрос: какой импульсный БП будет более оптимален?
2 x S-350-36(выходное напряжение 36В(DC) (регулировка ±10%), максимальный ток нагрузки 9.7А(350Вт))
2 x S-350-48(выходное напряжение 48В(DC) (регулировка ±10%), максимальный ток нагрузки 7.3А(350Вт))

Какие предпочтительнее, какие плюсы и минусы S-350-36 и S-350-48 при использовании с моими ШД и драйверами?

Re: Выбор блока питания

Сообщение PKM » 25 янв 2015, 13:52

Re: Выбор блока питания

Сообщение Leonov-x » 25 янв 2015, 14:00

Так же в будущем планируется увеличение до 6 комплектов шаговых двигателей WT57STH115-4204A и драйверов DQ542MA, в таком случае можно оставить два S-350-36 или нужен будет третий? Будет ли разница?

Re: Выбор блока питания

Сообщение michael-yurov » 25 янв 2015, 14:15

Никто не знает, какие задачи у ваших моторов.

Если привод на зубчатую рейку — то вполне подойдет (если не считать того, что моторы смогут выдавать лишь 50% своей мощности, т.к. драйвер имеет ограничение по току).
Если на ШВП — то вариант не очень, т.к. при таком напряжении моторы просто будут слишком медленно вращаться.

Моторы большие, драйверы для них слабые, напряжение — тоже недостаточное для большинства задач (работать будет, но относительно медленно).
Чтобы подать на мотор 4,2 А в режиме микрошага, понадобится драйвер с пиковым током 6 А.
Для моторов с индуктивностью 3,8 мГн и рабочим током 4,2 А нужно достаточно высокое напряжение питания, если нужны высокие скорости работы.

Понимаю, что моторы взяли «с запасом». Но тогда уж и драйверы нужно было брать с запасом, и блоки питания.

Re: Выбор блока питания

Сообщение Serg » 25 янв 2015, 14:43

Re: Выбор блока питания

Сообщение megagad » 25 янв 2015, 14:53

Re: Выбор блока питания

Сообщение michael-yurov » 25 янв 2015, 15:13

Re: Выбор блока питания

Сообщение PKM » 25 янв 2015, 15:13

Re: Выбор блока питания

Сообщение Leonov-x » 25 янв 2015, 15:32

Re: Выбор блока питания

Сообщение megagad » 25 янв 2015, 15:36

Re: Выбор блока питания

Сообщение michael-yurov » 25 янв 2015, 16:42

Все гораздо проще.
Закон сохранения энергии никто не отменял.
Чтобы разогреть мотор такого размера до 100 °С (а такое вполне может быть при работе станка с относительно высокими ускорениями и на относительно высокой скорости) потребуется мощность около 200 Вт (можно сравнить с мощностью лампочки накаливания сопоставимого размера).

Можно пойти по другому — посмотреть, какой ток отдает блок питания при работе станка в разных режимах, и, зная напряжение, пересчитать в потребляемую мощность.
(при питании бОльшим напряжением ток будет меньше)

Читать еще:  Что стучит в двигателе golf 4

А высокая нагрузка, ну, это, например, шпиндель массой 7 — 10 кг таскать вверх/вниз с высокими ускорениями при обработке рельефа.

Re: Выбор блока питания

Сообщение mmg » 25 янв 2015, 17:12

Не совсем так. А если быть точным, то совсем не так.

Драйвер всегда подает на движок то напряжение, которое идет с Б.П. Только с разной длинной импульса. Чем больше нагрузка на двигатель по перемещению тем более длинный импульс выдает драйвер. Сотвественно тем больше требуется мощьность блока питания.

Leonov-x писал(а):
Вопрос: какой импульсный БП будет более оптимален?
2 x S-350-36(выходное напряжение 36В(DC) (регулировка ±10%), максимальный ток нагрузки 9.7А(350Вт))
2 x S-350-48(выходное напряжение 48В(DC) (регулировка ±10%), максимальный ток нагрузки 7.3А(350Вт))

Какие предпочтительнее, какие плюсы и минусы S-350-36 и S-350-48 при использовании с моими ШД и драйверами?

З.Ы. Оптимальное напряжение 40-42 вольта для вашего драйвера. И обязательно посмотрите наличие в нем Демпфера. Если нет, то надо обязательно ставить дополнительно.
Одного бп 350 ватт может не хватить. Если хотите ставить два, то лучше брать на 24 вольта и ставить их последовательно, предварительно настроив каждый на 20-21 вольт. При этом обязательно сначала проверьте что у них выход питания не соединение землей.

Ось Y

Портальная конструкция оси Y очень схожа с конструкцией основания (ось Х). Портал (ось Y) устанавливается на подвижном столе, который перемещается по оси Х благодаря зафиксированной гайке под столом. Все это видно на рисунках, которые приведены ниже.

Как выбрать блок питания для ЧПУ станка

Пошаговая инструкция, которая поможет подобрать подходящий блок питания для вашего станка с ЧПУ.

Все, кто работал с РЭА, знают, что источник питания — важнейший элемент функционирования системы. Основная задача в выборе блока питания для станка с ЧПУ заключается в определении питающего напряжения, силы тока и вида источника питания (импульсный-линейный, регулируемый-нерегулируемый и т.п.).

Поскольку серводрайверы, как правило, обладают встроенным источником питания со входным напряжением 220 или 380 В, нижесказанное относится к выбору источника питания для привода на шаговых двигателях.

СИЛА ТОКА

Наиболее просто выбрать уровень силы тока, который базируется на характеристиках привода. Рассмотрим сразу на примерах. Сила тока, требуемая драйверу шагового двигателя от ИП, для линейного источника питания составляет минимум 2/3 от номинального значения тока фазы двигателя, а для импульсного надо сделать небольшой запас, порядка 15-30%. Т.е., для двигателя с заявленным током фазы 4.2 А требуется линейный источник питания с током не менее 2.8 А, или импульсный с током от 4.5 А. При подключении нескольких шаговых приводов к одному блоку питания полученные таким образом для каждого значения необходимо сложить, чтобы получить ток, который необходимо получить с источника питания. При подключении нескольких драйверов к одному блоку питания всегда используйте схему подключения звезда с общей точкой на клемме блока. Не подключайте драйверы к клеммам другого драйвера!

НАПРЯЖЕНИЕ ПИТАНИЯ И МОЩНОСТЬ

Напряжение источника питания зависит от индуктивности нагрузки(от кол-ва витков на статоре шагового или серводвигателя). Для определения максимального питающего напряжения некоторыми производителями рекомендуется формула:

32 * √L = Umax, где L — индуктивность обмотки в мГн. Считается, что полученное значение Umax нелья превышать, иначе можно повредить двигатель. Эту формулу эмпирически вывел инженер компании Geckodrive, она не является догмой, и лишь показывает, что с ростом индуктивности обмоток двигателя требуется большее напряжение, чтобы получить требуемую динамику, а также ограничивает неопытных пользователей от использования слишком большого напряжения.
В случае, когда запитываются несколько приводов с разными индуктивностями от одного блока питания, для расчета напряжения источника по этой формуле надо брать минимальную индуктивность из всех двигателей — так вы несколько снизите динамику остальных двигателей, но спасете их от перегрева. Если индуктивность обмоток двигателя неизвестна, для определения Umax можно воспользоваться напряжением U, указанным для обмоток производителем. Как правило, оно весьма мало, порядка 1-5 В. Для получения напряжения питания драйвера это число необходимо увеличить в 7-20 раз(чем больше двигатель, тем больше должен быть множитель). По еще одной эмпирической формуле Umax = 25*U, то есть превышение номинального напряжения более чем в 23-25 раз может привести к перегреву двигателя и выходу его из строя!

Мощность, потребляемую двигателем, можно оценить сверху, перемножив полученное в расчетах максимальное напряжение питания на 2/3 от номинального тока двигателя. Т.е. для двигателя ST57-56 мощность потребления составит порядка 32*sqrt(2.4 мГн) * 2/3 * 3 А = примерно 100 Ватт. Эта формула дает очень осторожную оценку. В реальности потребление много ниже, и составляет примерно такие цифры: двигатели серии 57 мм — 40-70 ватт, двигатели 86 серии — 65-120 ватт на двигатель, в зависимости от нагрузки, выставленного тока на драйверах и т.п.

ВИД БЛОКА ПИТАНИЯ

При выборе вида источника питания можно руководствоваться следующими соображениями. Нерегулируемый трансформаторный(линейный) источник питания подойдет в большинстве случаев, и обладает существенным преимуществом — простотой. При резком торможении шагового мотора генерируется существенная ЭДС, которая складывается с питающим напряжением контроллере двигателя. На многих регулируемых источниках питания может сработать защита от превышения напряжения, тогда как на линейном источнике энергия будет просто запасена в фильтрующем конденсаторе. Кроме того, линейные источники легко переносят резкие скачки потребляемого тока, что позволяет для питания одного и того же набора приводов использовать линейный источник с меньшим номинальным током, чем импульсный.

Регулируемые импульсные источники питания получили весьма широкое распространение вследствие своей дешевизны. В настоящее время импульсные источники питания показывают весьма неплохие эксплуатационные характеристики. Несмотря на то, что импульсные блоки питания с выходным напряжением более 50 В практически не выпускаются, они допускают соединение нескольких блоков последовательно, что позволяет сделать составной блок питания с требуемым напряжением. Скажем, соединив последовательно источники S-350-48 и S-350-27, получим источник питания с выходным напряжением в 75 В, что является оптимальным для драйверов AM882. При соединении ИБП последовательно выбирайте блоки с одинаковым значением выходного тока! (подробней об отличиях линейных и имульсных блоков питания).
Существуют также нерегулируемые импульсные блоки питания, специально предназначенные для питания индуктивных нагрузок, таких, как шаговые двигатели и сервомоторы. Обычный импульсный источник питания рассчитан на сравнительно постоянную, равномерную нагрузку, такую, какую потребляют маломощные логические устройсва — контроллеры, компьютеры и т.п., тогда как в приводах станка с ЧПУ сила тока изменяется очень быстро, что вызывает периодические скачкообразные изменения напряжения на БП. По этой причине при использовании регулируемого ИБП есть вероятность выхода из строя драйвера или блока питания, срабатывания защит регулируемого БП и т.п.

Нерегулируемые импульсные источники питания лишены данного недостатка.

Когда шаговый двигатель резко снижает обороты с приложенным большим моментом инерции на валу, необходимо обязательно учитывать генерируемую двигателем ЭДС индукции(так называемая «обратная ЭДC», или иногда говорят «противоЭДС»). Кинетическая энергия вала с нагрузкой превращается в ток, и должна быть отведена из двигателя. Так как драйвер не может диссипировать эту энергию, он передает её на блок питания. В результате, из потребителя тока драйвер превращается в его источник. Этот ток может привести к пробою конденсаторов блока питания. Если вы питаете несколько шаговых приводов от одного блока питания, это не так страшно, так как энергия , генерируемая одним двигателем, будет поглощена другими. Но только не в том случае, когда они тормозят одновременно! Для этого случая и для случая использования 1 привода на 1 источнике питания может потребоваться установить стабилитрон для отвода тока. Напряжение стабилитрона должно быть больше, чем расчетное питающее напряжение, но достаточно низким, чтобы защитить блок питания. Например, если вы для драйвера AM882 с расчетным напряжением питания 75 В выбрали блок питания и установили на нем выходное напряжение 75 В, напряжение стабилитрона можно выбрать порядка 80-85 В.

Как сделать-3D принтер из струйного принтера: пошаговая инструкция

Для работы по сборке принтера из донорских комплектующих потребуется набор инструментов и материалов:

  • ножовка, дрель — для изготовления корпуса;
  • паяльник и припой — для монтажа электрокабелей;
  • отвертки и набор шестигранников — для сборки компонентов;
  • пассатижи;
  • тестер-мультиметр — для проверки электросхемы;
  • винты и гайки;
  • хомутики-стяжки;
  • изолента.

Внимание! Наличие знаний в сфере электроники и инженерии приветствуется.

  • стальные направляющие;
  • зубчатые ремни;
  • шаговые моторы, поддерживающие микрошаги;
  • драйверы шаговых двигателей;
  • экструдер и хотенд;
  • оптические датчики — концевики-микровыключатели;
  • блок питания;
  • соединительные кабели;
  • электронная плата управления и микроконтроллер на базе Arduino;
  • LCD-дисплей;
  • стекло рабочего стола;
  • детали для рамы.

Далее потребуется запастись изрядной долей терпения и педантичностью — сборка требует внимательного соблюдения всех инструкций.

Процесс сборки

  1. Изготовление и покраска рамы.
  2. Монтаж каркасных осей X и Y и фиксация на них шаговых моторов. По оси X будет двигаться экструдер, ось Y нужна для перемещения платформы.
  3. Установка стержня опоры оси Z.
  4. Присоединение экструдера.
  5. Подключение нагревательных элементов, кабелей, блока питания.
  6. Монтаж электронных элементов: платы, микроконтроллера, LCD-дисплея.

После сборки и проверки электроцепей выполняют установку программного обеспечения. На последнем этапе осуществляют калибровку рабочего стола, осей X, Y, Z, температуры элементов нагрева и скорости протяжки филамента.

Важно! После запуска принтера следует выполнить печать тестовой модели. Она покажет все огрехи сборки и настройки.

Шаг 3: Портал

Подвижной портал — исполнительный орган вашего станка, он перемещается по оси X и несет на себе фрезерный шпиндель и суппорт оси Z. Чем выше портал, тем толще заготовка, которую вы можете обработать. Однако, высокий портал менее устойчив к нагрузкам которые возникают в процессе обработки. Высокие боковые стойки портала выполняют роль рычагов относительно линейных подшипников качения.

Основная задача, которую я планировал решать на своем фрезерном станке с ЧПУ — это обработка алюминиевых деталей. Поскольку максимальная толщина подходящих мне алюминиевых заготовок 60 мм, я решил сделать просвет портала (расстояние от рабочей поверхности до верхней поперечной балки) равным 125 мм. В SolidWorks все свои измерения я преобразовал в модель и технические чертежи. В связи со сложностью деталей, я обработал их на промышленном обрабатывающем центре с ЧПУ, это дополнительно мне позволило обработать фаски, что было бы весьма затруднительно сделать на ручном фрезерном станке по металлу.




Файлы для скачивания «Шаг 3»

Ноименование
Нижняя поперечная пластина портала с креплением приводной гайки.pdf:Крепления для U-образного профиля.pdf:Боковые стойки портала.pdf:


Проектировал в среде DipTrace. Драйвер A3982 включен по схеме из документации производителя. Включен режим «полушаг». Дополнительно для надежной работы сигналов управления и индикации применил микросхему логики 74НС14 (с триггерами Шмитта). Можно было сделать гальвано-развязку на оптронах, но для маленького станка я решил ее не делать. Схема на A3977 отличается только дополнительными джамперами режима шага и более мощным разъемом питания, пока в «железе» не реализована.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector