Шаговый двигатель микрошаг что

• Отправить тему по email
• Версия для печати

Какой микрошаг лучше выставить?

Сообщение alexparser » 31 май 2014, 00:07

Приветствую ув. форумчане!

Приобрел драйверы CW5045 для шаговых движков, но немного не понял в плане настроек.
Есть возможность выставить микрошаг (см. картинку), но поскольку опыта нет то какие режимы лучше использовать понятия не имею.
Подскажите плиз какой микрошаг лучше выставить и на что это значение будет влиять в процессе эксплуатации?

Re: Какой микрошаг лучше выставить?

Сообщение michael-yurov » 31 май 2014, 00:32

Поставь для начала 1/8.

На крупном шаге сильнее вибрирует, ниже дискретность позиционирования, но для управления не нужны высокие частоты сигнала.
На более мелком микрошаге — более плавная работа, меньше вибраций, но возникает проблема с ограничением частоты Step.
Возникает она и на стороне системы управления (около 35 кГц для ЛПТ) и на уровне интефейсной платы / опторазвязки (дешевые зеленые не справляются с частотами выше 10 кГц), и у самого драйвера (у этого драйвера предел в районе 100 — 300 кГц).

Re: Какой микрошаг лучше выставить?

Сообщение Золушок » 31 май 2014, 08:56

Re: Какой микрошаг лучше выставить?

Сообщение michael-yurov » 31 май 2014, 10:36

Re: Какой микрошаг лучше выставить?

Сообщение Тенгель » 31 май 2014, 12:03

Re: Какой микрошаг лучше выставить?

Сообщение megagad » 31 май 2014, 12:19

Re: Какой микрошаг лучше выставить?

Сообщение Baha » 31 май 2014, 14:00

Re: Какой микрошаг лучше выставить?

Сообщение Тенгель » 31 май 2014, 14:06

Re: Какой микрошаг лучше выставить?

Сообщение Baha » 31 май 2014, 14:16

Ну да «пальцы» для кого то универсальный инструмент. Значит у вас большой опыт!
Только такой метод в механике дает большую ошибку, вплоть до ампутаций. Так что берегите свой «пальчик» для основного назначения.

Здесь график, того что megagad описывал «на пальцах», график зависимости динамического момента и тока от pps.

Re: Какой микрошаг лучше выставить?

Сообщение AndyBig » 31 май 2014, 15:07

Re: Какой микрошаг лучше выставить?

Сообщение Baha » 31 май 2014, 15:26

Re: Какой микрошаг лучше выставить?

Сообщение michael-yurov » 31 май 2014, 15:28

Да не изменится момент при изменении микрошага.
Момент падает с ростом скорости — тут уж ничего не сделаешь — так работают шаговые моторы.

Речь была о том, что в режиме полного шага при переходе на новую позицию мотор развивает намного больший крутящий момент, чем в режиме микрошага при переходе на соседнюю позицию микрошага.
Если же в режиме микрошага (например 1/16) потребовать от мотора перейти сразу на 16 позиций микрошага — момент будет такой же, как и в режиме полного шага, т.к. ток в обмотках будет такой же и все будет так же.
Т.е. момент будет зависеть от угла отклонения от целевой позиции. Естественно, что в режиме микрошага при маленьком шажке и повернуться мотору нужно на маленький угол, и услие для этого он создает намного меньшее, чем если бы ему нужно было бы шагнуть на полный шаг.
Глупо сравнивать рубли и доллары и говорить, что доллары намного лучше, т.к. на 1 доллар можно купить намного больше товаров, чем на 1 рубль.
Ваши рассуждения сравнимы с тем, что если человеку начать выплачивать зарплату долларами — он станет намного лучше зарабатывать, и намного лучше жить.

А о чем говорит это сравнение площадей? о том, что в втором случае (красный график) мотор будет намного сильнее греться? (учти, что энергия уходящая на нагрев будет в квадратичной зависимости от тока, так что нужно не площадь смотреть, а брать интеграл от I²).
Так, вроде не нужно много ума, чтобы увеличить крутящий момент за счет увеличения рабочего тока шагового мотора. И микрошаг тут совсем ни при чем.

Про всякие TB6560 — вообще не стоит говорить, они в большинстве случаев нормально работают только в режиме крупного шага.

Максимальный ток обмотки ШД — 6 А
Напряжение питания — 24 .. 54 В
Режим работы — микрошаг до 1/64
Совместим с Mach3, TurboCNC, LinuxCNC

Большую часть наших разработок контроллеров движения шаговых двигателей составляют устройства, проектируемые и изготавливаемые в соответствии с техническими заданиями наших заказчиков. Если у вас есть актуальные задачи автоматизации, мы будем рады помочь вам найти техническое решение ваших проблем! Описания-примеры контроллеров шаговых двигателей, разработанных и изготовленных нашей компанией, мы с удовольствием отправим вам по вашему запросу.

Контроллер Geckodrive G540 давно зарекомендовал себя на рынке как надежное качественное изделие.Это полностью законченное решение для построения четырехосевой ЧПУ системы на основе компьютера с заранее установленным CNC программным обеспечением. Контроллер подходит для управления шаговыми двигателями с током обмотки до 3.5 Ампер (типоразмеры NEMA 17, NEMA 23, некоторые модели типоразмера NEMA 34). Рабочее напряжение двигателей — от 18 до 50 Вольт.

Контроллер управляет шаговыми двигателями в режиме микрошага (1/10), что обеспечивает отличную плавность движения. Контроллер G540 совместим с любым стандартным программным обеспечением для численного программного управления станками — Mach3, LinuxCNC, TurboCNC и другими программными комплексами.

Отличительной особенностью контроллера, как и всей линейки Geckodrive, является функция «морфинга», то есть плавного изменения формы тока при увеличении/уменьшении частоты вращения. В конечном счете, «морфинг» нацелен на увеличение крутящего момента двигателя в среднескоростном диапазоне. Для некоторых моделей двигателей увеличение момента использование «морфинга» в рабочем диапазоне от 300 до 1500 оборотов в минуту приводит к увеличению крутящего момента до 30%.

Контролер включает в себя четыре канала управления шаговым двигателем на базе драйвера Geckodrive G250X и блок управления рабочим инструментом. Для подключения контроллера к ПК необходим LPT порт. В комплекте с G540 поставляется LPT кабель длиной 1.8 м.

Типичным применением шаговых двигателей и контролеров для них является этикеровочное оборудование. При использовании шагового привода в аппликаторах возможно очень точное позиционирование этикеток на тару с продукцией — при высокой производительности. Следет подчеркнуть, что применение систем автоматизации при маркировке и упаковке готовой продукции является одним из самых экономически эффективных способов. На серийных производствах уже давно не используется ручной труд для этих операций. Этикеровочная машина обеспечиват лучшую точность, повторяемость операции, исключается человеческий фактор. Даже при относительно небольшой производительности 5000 этикеток за смену (8 часов), автоматический аппликатор уже способен заменить двух-трех рабочих. При этом оборудование легче переносит перемены в форме, размерах тары, увеличении интенсивности производительности.

Наша компания предлагает разработку и производство контроллеров движения шаговых двигателей для систем фасовки, упаковки и маркировки продукции (термомаркировка при помощи принтера, нанесение этикеток на тару и т.д. — вплоть до полной автоматизации производственной линии). Опыт наших специалистов в проектировании аппликаторной техники позволяет нам компетентно и внимательно подходить к решению технологических задач наших заказчиков.

Почти все решения по этикеровке имеют в своей основе шаговый привод, идеально подходящий для систем, где нужна работа по точному позиционированию механизмов с частыми пусками и остановами, при относительно небольших рабочих скоростях. Сервопривод здесь использовать нерационально, так как сервоприводы как правило рассчитаны на большие номинальные скорости и проигрывают шаговым двигателям по стоимости. Позиционирование шаговых двигателей в автоматическом аппликаторе осуществляется при помощи датчиков и контроллера движения.

Номенклатура и возможности датчиков, которые используются в этикеровщиках, постоянно расширяются, это позволяет работать с самой разнообразной по форме, материалу и цвету тарой. Благодаря современным техническим достижениям аппликаторы работают со скоростью до 50 метров в минуту, при этом этикетируется до 35 тысяч единиц готовой продукции (для сравнительно небольших этикеток).

Купить контроллер шагового двигателя для применения в пищевой и химической отрасли вы можете в нашей компании, связавшись с нами по телефонам или электронной почте. Мы гарантируем долговременную бесперебойную работу поставляемого нами оборудования в области маркировки, упаковки и этикеровки продукции, в нашей компании всегда легко доступна техническая поддержка. Контроллеры для построения многоосевых станков с ЧПУ у нас всегда в наличии на складе; контроллеры в соответствии с техническим заданием заказчика мы спроектируем, изготовим и поставим в разумные для вашего производства сроки!

• Может возникать резонансный эффект и проскальзывание шагового двигателя;
• Нет обратной связи с ЧПУ;
• Расходуемая электроэнергия не зависит от наличия или отсутствия нагрузки;
• Сложности управления из-за особенности схемы;

Сравнение двухфазных и трёхфазных шаговых двигателей

Наиболее распространенные шаговые двигатели – двухфазные и трёхфазные. И зачастую, при выборе лазерного станка или фрезерного станка с ЧПУ, встаёт вопрос, с какими шаговыми двигателями взять станок?
Двухфазный шаговый двигатель является более оптимальным вариантом в 90 % случаев и имеют больше. Объясняется это следующими факторами:

• более простая и надёжная схема устройства
• подходит под большинство драйверов для станков с ЧПУ
• двигатели и драйвера к ним стоят меньше, чем трёхфазные

Трёхфазные двигатели имеют большую дискретность шага, но разница минимальна. При выборе станка гораздо большее значение имеет сам конструктив оборудования, так как именно от этого зависит общая точность. Шаговый двигатель влияет на точность только в совокупности с остальными частями лазерного или фрезерного станка. Качество шагового двигателя не определяется углом шага.

Так, например, при рассмотрении двух одинаковых станков с одинаковой кинематикой, простая установка качественного редуктора 1/20 позволяет добиться на двигателе с шагом 1,8 градуса точности в разы большей, чем на двигателе с шагом 0,9 градуса. Качество шагового двигателя определяют такие моменты, как качество сборки, биение на валах, люфт на валах и погрешность на шаг.

Подводя итог – двухфазные двигатели, на сегодняшний день являются более оптимальным выбором, ввиду названных выше факторов.

Подключение:

Назначение силовых выводов колодки «High Viltage»:

• «VCC» и «GND» — Вход напряжения питания шагового двигателя;
• «A+» и «A-» — Подключение первой обмотки шагового двигателя;
• «B+» и «B-» — Подключение второй обмотки шагового двигателя.

Подключение обмоток двигателя к драйверу зависит от количества выводов у двигателя.

Биполярные двигатели с 4 выводами подключаются по схеме А. Двигатели с 6 выводами подключаются по схеме Б или В. Двигатели с 8 выводами подключаются по схеме Г или Д.

Запрещается подключать или отключать обмотки двигателя на включенном драйвере!

Назначение выводов управления колодки «Signal»:

• «PUL+» и «PUL-» — Вход импульсов PULSE (сигнал STEP).
• «DIR+» и «DIR-» — Вход направления вращения (сигнал DIRECTION);
• «ENA+» и «ENA-» — Вход разрешения работы (инверсный сигнал ENABLE).

Для подключения управляющих выводов можно использовать одну их следующих схем:

Допускается подключать драйвер к контроллеру без использования сигнала ENABLE, тогда выводы ENA+ и ENA- остаются свободными (не подключёнными).

• При уровне логической «1» = 5В, все сопротивления R исключаются из схемы.
• При уровне логической «1» = 12В, все сопротивления R равны 1кОм.
• При уровне логической «1» = 24В, все сопротивления R равны 2кОм.

Подключение драйвера к Arduino и назначение управляющих сигналов, описано в статье Wiki — Сигналы управления драйвера ШД.

Настройка тока двигателя на A4988

На плате драйвера предусмотрен потенциометр для регулировки тока. Для настройки понадобиться мультиметр, для замера напряжения на потенциометре.

Расположение токоограничительных резисторов и потенциометра Vref

Формула Vref для A4988 изменяется от номинала токочувствительных резисторов (Обведены на фото выше). . Обычно подписаны R050 или R100.

Vref = Imax * 8 * (RS)

Imax — максимальный ток двигателя;

RS — сопротивление резистора. В моем случае RS = 0,100.
Для 17HS4401 Vref = 1,7 * 8 * 0,100 = 1,36 В.

Рабочий ток двигателя равен 70% от тока удержания. Умножим полученные значения чтобы двигатель не грелся при простое.

Для 17HS4401 Vref _ист. = 1,36*0,7 = 0,952 В.

Подключаем драйвер к микроконтроллеру, включаем и меряем напряжение Vref на драйвере. Если оно не соответствует нужному нам номиналу, а оно скорее всего будет не будет соответствовать, крутим потенциометр в какую то сторону и смотрим что поменялось. Доводим до нужного нам значения и радуемся, ведь ток на драйвере теперь настроен!

Драйвер шагового двигателя Leadshine DM2282

Одна из самых популярных моделей драйверов шаговых двигателей Leadshine в мире, драйвер DM2282 предназначен для управления мощными биполярными моторами типоразмеров NEMA 34, NEMA 42, NEMA 51 с двумя/четырьмя/восьмью обмотками. Производитель Leadshine достойно занимает одно из ведущих мест в мире по выпуску драйверов для шаговых двигателей. Серия DM драйверов ШД Leadshine — цифровые драйверы нового поколения с усовершенствованными алгоритмами управления, драйверы позволяют добиться от шаговых моторов различных марок отличной динамики и хорошей плавности хода и обеспечить высокий крутящий момент на больших скоростях. Драйвер DM2282 на основе тридцатидвухразрядного DSP-процессора имеет возможность быстрой интеллектуальной, умной подстройки под разные параметры обмоток шаговых двигателей — есть режим автоматической настройки параметров работы драйвера.

• Ток обмотки фазы от 1.6 до 5.9 А (RMS), пиковый ток — от 2.2 до 8.2 А
• Напряжение питания 80 — 220 VAC, либо можно питать от постоянного тока 115 — 305 VDC
• 16 режимов деления шага: целый шаг и микрошаг до 1:512 (до 1:128 при помощи DIP-переключателей и до 1:512 при настройке с помощью программного обеспечения, при настройке микрошаго при помощи специализированного ПО от Leadshine микрошаг можно установить любым, не обязательно кратным степени двойки
• Полная компенсация резонанса на средних и низких частотах
• Автоподстройка под различные модели шаговых двигателей
• Режимы управления STEP/DIR и CW/CCW
• Оптоизолированные входы STEP, DIR, ENABLE и оптоизолированный выход FAULT (авария
• Автоматическое снижение рабочего тока обмотки при простое двигателя, значение тока удержания при простое мотора настраивается
• Встроенные защиты — от короткого замыкания, от неправильного подключения обмоток мотора, от обрыва (отсоединения) обмоток на ходу, от превышения питающего напряжения

На российском рынке представлены аналоги драйверов Leadshine другого производителя — Guangzhou Sankong Technology Co., Ltd с логотипом Leadshine. Продукция этого завода отличается по качеству от Leadshine в худшую сторону. Наша компания предлагает только оригинальные драйверы Leadshine, будьте внимательны!

ПОЛЕЗНО Шаговые двигатели, характеристики. Драйверы шаговых двигателей, разновидности, настройка.

Alsan

Alsan

МЕСТНЫЙ СТАРОЖИЛА

• 01.05.2019
• Последнее редактирование: 04.05.2019

Рекомендованный
• #1

На форуме периодически всплывают вопросы о драйверах шаговых двигателей и их настройке. Решил разобраться с этим делом для себя, возможно кому-нибудь также пригодится.

Для начала разновидности двигателей Nema17.

17HS4401 ток 1,7A – обычные
17HS8401 ток 1,8А – более мощные
17HS4402 ток 1,3A – по некоторым сведениям менее шумные, чем 17HS4401

Nema17BH 42BHM(42BYG) — в архиве: Nema17 — (описание и параметры разновидностей ШД)

(здесь важен ток двигателя, для дальнейших расчетов).

А4988
Встречаются варианты разного цвета.

Поэтому нужно обращать внимание не на цвет, а на микросхему драйвера.

Схема и распиновка:

Характеристики А4988
Напряжения питания логической части: 3-5,5 В
Напряжения питания силовой части: 8-35 В
Максимальный ток без дополнительного охлаждения: 1 А
Максимальный ток с дополнительным охлаждением: 2 А
Дробление шага: 1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16
Защита от перегрузок и перегрева

Назначение контактов драйвера A4988
ENABLE – включение/выключение драйвера
MS1, MS2, MS3 – контакты для установки микрошага
RESET — cброс микросхемы
STEP — генерация импульсов для движения двигателей (каждый импульс – шаг), можно регулировать скорость двигателя
DIR – установка направление вращения
VMOT – питание для двигателя (8 – 35 В)
GND – общий
2B, 2A, 1A, 1B – для подключения обмоток двигателя
VDD – питание микросхемы (3.5 –5В)

Значение микрошага устанавливается комбинацией сигналов на входах MS1, MS2, и MS3. Есть пять вариантов дробления шага.
MS1 MS1 MS1 Дробление шага
0 0 0 1
1 0 0 1/2
0 1 0 1/4
1 1 0 1/8
1 1 1 1/16

Для работы в режиме микрошага необходим слабый ток. На модуле A4988 поддерживает тока можно ограничить находящимся на плате потенциометром. Драйвер очень чувствителен к скачкам напряжения по питанию двигателя, поэтому производитель рекомендует устанавливать электролитический конденсатор большой емкости по питанию VMOT для сглаживания скачков. Внимание ! — Подключение или отключение шагового двигателя при включённом драйвере может вывести двигателя и драйвер из строя.

Настройка Vref для A4988

Формула Vref для A4988 изменяется от номинала токочувствительных резисторов(Rs). Это два черных прямоугольника на плате драйвера. Обычно подписаны R050(номинал — 0.05 Ом) или R100 (номинал — 0.1 Ом).

Vref = Imax * 8 * (Rs)
Imax — ток двигателя;
Rs — сопротивление резистора. В моем случае Rs = 0,100.

Для 17HS4401 Vref = 1,7 * 8 * 0,100 = 1,36 В.

В связи с тем что рабочий ток двигателя равен 70% от тока удержания. Полученное значение нам нужно умножить на 0,7. В противном случае двигателя в режиме удержания будут сильно греться.

Для 17HS4401 Vref ист. = 1,36*0,7 = 0,952 В.
Обычно Vref ставят ниже, для снижения температуры нагрева шагового двигателя.
Исходя из этого, при длительной работе, на практике можно использовать коэффициент 0,6
Получается для Для 17HS4401, с током 1,7А Vref = 1,7 * 8 * 0,100*0,6=0,816 (0,82)

DRV8825
Плата создана на базе микросхемы компании TI (Texas Instruments Inc.) DRV8825 — биполярном шаговом драйвере двигателя. Расположение выводов и интерфейс модуля почти совпадает с драйвером шагового двигателя Pololu на микросхеме A4988, поэтому DRV8825 может стать высокопроизводительной заменой этой платы во многих приложениях.

Схема:

Характеристики:
шаг:1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16, 1/32.
Регулировка тока на обмотках двигателя, переменным резистором опорного напряжения.
Источника питания для двигателей от 8,2 В до 45 В.
Встроенный регулятор напряжения для логических цепей. Возможность подключения к логике как 3,3 В, так и 5 В.
Защита от перегрева (отключение при нагреве драйвера 150 градусов).
Защита по превышению тока обмоток.
Защита по пониженному напряжению.
Защита от короткого замыкания на землю.
При токе до 1,5 А на обмотку способен работать без радиаторов и дополнительного охлаждения.

Регулировку тока двигателя следует производить выставив переменным резистором опорное наряжение (на выводах 12,13 микросхемы или на «среднем контакте резистора») из расчета 1 к 2, т.е 0,5В соответствует 1А, напряжению 1В соответствует 2А.
Обратите внимание, что переходное отверстие (золотистое) на плате, возле выводов 12,13 не является контактом для проверки опорного напряжения, это линия питания двигателей.

Режим микрошага устанавливается путем подачи «1» на контакты MODE0, MODE1, MODE2. (В случае установки драйвера на RAMPS это перемычки MS1, MS2, MS3)

M0 M1 M2 Режим микрошага
не стоит не стоит не стоит полный
стоит не стоит не стоит 1/2
не стоит стоит не стоит 1/4
стоит стоит не стоит 1/8
не стоит не стоит стоит 1/16
стоит не стоит стоит 1/32
не стоит стоит стоит 1/32
стоит стоит стоит 1/32

DRV8825 расчет Vref
Current Limit = Vref * 2
Vref = Current Limit / 2

Например для шагового двигателя 17HS4401: Vref = 1,7 / 2 = 0,85В

Обычно Vref ставят ниже, для снижения температуры нагрева шагового двигателя.

Детальное описание драйверов А4988 и DRV8825 в архиве А4988_DRV8825.rar

Встречалась информация ,что по умолчанию на драйверах DRV8825 выставлен максимальный ток, поэтому регулировка перед началом работы обязательна:
«По умолчанию у красных A4988 опора стоит в 0.8V это 1A ничего плохого не случится, но у DRV8825 опора выставлена в 1.6V -это максимальный ток, в теории 3.2А, по документации DRV8825 рассчитан максимум на 2.5A(2.2А с обдувом), это может повредить, как двигатель, так и драйвер.»