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

Шаговый двигатель регулировка оборотов

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.

Серводвигатели против шаговых двигателей

Шаговый электродвигатель — это синхронный бесщёточный электродвигатель с несколькими обмотками, в котором ток, подаваемый в одну из обмоток статора, вызывает фиксацию ротора. Последовательная активация обмоток двигателя вызывает дискретные угловые перемещения (шаги) ротора.

Шаговые двигатели можно отнести к группе бесколлекторных двигателей постоянного тока. Шаговые двигатели, имеют высокую надежность и большой срок службы, что позволяет использовать их в индустриальных применениях. При увеличении скорости двигателя, уменьшается вращающийся момент.
Шаговые двигатели делают больше вибрации, чем другие типы двигателей, поскольку дискретный шаг имеет тенденцию хватать ротор от одного положения к другому. За счет этого шаговый двигатель во время работы очень шумный. Вибрация может быть очень сильная, что может привести двигатель к потери момента. Это связано с тем, что вал находится в магнитном поле и ведет себя как пружина. Шаговые двигатели работают без обратной связи, то есть не используют Энкодеры или резольверы для определения положения.
Типы:
Существует четыре главных типа шаговых двигателей:

  • Шаговые двигателя с постоянным магнитом
  • Гибридный шаговые двигателя
  • Двигатели с переменным магнитным сопротивлением
  • Биполярные и униполярные шаговые двигатели

Преимущества Шагового двигателя:

  • Устойчив в работе
  • Работает в широком диапазоне фрикционных и инерционных нагрузок и скоростей, скорость пропорциональна частоте входных импульсов.
  • Нет необходимости в обратной связи
  • Намного дешевле других типов двигателей
  • Подшипники — единственный механизм износа, за счет этого долгий срок эксплуатации.
  • Превосходный крутящий момент при низких скоростях или нулевых скоростях
  • Может работать с большой нагрузкой без использования редукторов
  • Двигатель не может быть поврежден механической перегрузкой
  • Возможность быстрого старта, остановки, реверсирования

Главным преимуществом шаговых приводов является точность. При подаче потенциалов на обмотки, шаговый двигатель повернется строго на определенный угол. Шаговый привод, можно приравнять к недорогой альтернативе сервоприводу, он наилучшим образом подходит для автоматизации отдельных узлов и систем, где не требуется высокая динамика.

Недостатки шагового двигателя:

  • Постоянное потребление энергии, даже при уменьшении нагрузки и без нагрузки
  • У шагового двигателя существует резонанс
  • Из-за того что нет обратной связи, можно потерять положение движения.
  • Падение крутящего момента на высокой скорости
  • Низкая ремонтопригодность

Применение.
Шаговые двигателя имеет большую область применения в машиностроении, станках ЧПУ, компьютерной технике, банковских аппаратах, промышленном оборудовании, производственных линиях, медицинском оборудовании и т.д.

Что такое серво двигатель и принцип его работы:

Серводвигателя делятся на категории щеточные (коллекторные) и без щеточные (без коллекторные) . Щеточные (коллекторные) серводвигатели могут быть постоянного тока, без коллекторные серводвигатели могут быть постоянного и переменного тока. Серводвигатели с щетками (коллекторные), имеют один недостаток каждые 5000 часов необходима замена щеток. На серводвигателях всегда есть обратная связь, это может быть энкодер или резольвером. Обратная связь необходима, чтобы достичь необходимой скорости, либо получить нужный угол поворота. В случаях высоких нагрузок и если скорость окажется ниже требуемой величины, ток пойдет на увеличение , пока скорость не достигнет нужной величины, если сигнал скорости покажет, что скорость больше, чем нужно, ток, пойдет на уменьшение. При использовании обратной связи по положению, сигнал о положении можно использовать чтобы остановить двигатель, после того, как ротор двигателя приблизится к нужному угловому положению.
АС серводвигатель — двигатель переменного тока. В ценообразовании двигатель переменного тока дешевле двигателя постоянного тока. По принципу работы эти двигатели разделяются на синхронные и асинхронные двигатели и коллекторные.
В синхронных двигателях переменного тока ротор и магнитное поле вращается синхронно с одинаковой скоростью и в одном направлении с статором, а в асинхронных двигателях переменного тока ротор вращается несинхронно по отношению с магнитным полем. В асинхронном двигателе из-за отсутствия коллектора (щетки) регулировка оборотов происходит за счет изменения частоты и напряжения.

DC серводвигатель — двигатель постоянного тока.
Серводвигатели постоянного тока из за своих динамических качеств могут быть использованы приводом непрерывного действия. Серводвигатели постоянного тока могут постоянно работать в режимах старт, остановка и работать в обоих направлениях вращения. Обороты и развиваемый крутящий момент можно изменять путем изменения величины напряжения тока питания или импульсами.

Преимущества серводвигателей:

  • При малых размерах двигателя можно получить высокую мощность
  • Большой диапазон мощностей
  • Отслеживается положение, за счет использования обратной связи
  • Высокий крутящий момент по отношении к инерции
  • Возможность быстрого разгона и торможения
  • При высокой скорости, высокий крутящий момент
  • Допустимый предел шума при высоких скоростях
  • Полное отсутствия резонанса и вибрации
  • Точность позиционирования
  • Широкий диапазон регулирования скорости.
  • Точность поддержания скорости и стабильность вращающего момента.
  • Высокий статический момент Мо при нулевой скорости вращения.
  • Высокая перегрузочная способность: Mmax до 3.5Mo, Imax до 4Io
  • Малое время разгона и торможения, высокое ускорение (обычно > 5 м/с 2 ).
  • Малый момент инерции двигателя, низкий вес, компактные размеры.

Пример работы двигателя:
На данном примере я перескажу вам принцип работы серводвигателя. После того, как вы сгенерировали управляющую программу, она создается в системе G-кодов, то есть ваша линия, окружность или любой созданный вами объект конвертируется в перемещение по координатам X,Y, Z на определённое расстояние. За расстояние отвечают импульсы, которые подаются через блок управления на двигатель. При перемещении любой из осей, например на 100 мм, драйвер (блок управления) подает определённое напряжение на двигатель, вал двигателя (ротор). Вал двигателя соединен с ходовым винтом (ШВП), вращение оборотов двигателя отслеживается энкодер. При вращении ходового винта по любой из осей, потому что при использовании серво, энкодеры (обратная связь) устанавливаются на тех осях, где вы хотите определить положение, на энкодер подаются импульсы, которые считываются системой управления ЧПУ. Системы ЧПУ программируются так, что ни понимают что, например, для перемещения на 100 мм необходимо получить определенное количество импульсов. Пока система ЧПУ не получит нужное количество импульсов на вход драйвера (блока управления) будет подаваться напряжение задания (рассогласование). Когда портал станка проедет заданные 100 мм, система ЧПУ получит нужное количество импульсов и напряжение на входе драйвера упадет до 0 и двигатель остановится. Прошу вас заметить, что преимущество обратной связи в том, что если по какое то либо причине произойдет смещение портала станка, энкодер отправит на систему управления нужное количество импульсов, для подачи нужного напряжения на согласования драйвера (блока управления), и двигатель поменяет угол. Для того что разногласие было равно 0, это помогает удерживать станок в заданной точке с высокой точностью. Не все типы двигателей способны, обеспечивать динамику разгона, нужный крутящий момент и т. п.

Сравнительная характеристика по основным параметрам

Срок эксплуатации и обслуживание

Шаговые двигатели – нет щеток, это увеличивает срок эксплуатации до многих лет, единственным слабым местом являются подшипники, могут работать в большом диапазоне высоких температур. Срок эксплуатации в разы дольше любого типа двигателя.

Из всех видов серво двигателей, самые дешевые это двигателя коллекторного типа (со щетками), они менее надежны, чем шаговые двигатели и требуют замены щеток примерно через 5000 часов непрерывной работы.
Другой тип бесколлекторных сервоприводов производятся по надежности как и шаговые двигателя, отсутствие щеток увеличивает срок эксплуатации, но не уменьшает стоимость ремонта. В некоторых случаях проще и дешевле купить новый двигатель, а не пытаться его отремонтировать.

Очень тяжело повредить и износить подшипник. Как и в любом двигателе возможно повреждение обмотки двигателя. Из низкой цены проще купить новый шаговый двигатель.

В некоторых случаях проще и дешевле купить новый двигатель, а не пытаться его отремонтировать.

При использование точных механизмов, может быть не ниже +/- 0.01 мм

сервоприводы имеют высокую динамическую точность до 1-2мкм и выше (1 мкм = 0.001 мм)

В лазерно гравировальных станках скорость 20 – 25 метров в минуту. Если мы говорим о фрезерных станках ЧПУ с тяжелыми порталами и балками. Максимальная скорость перемещения до 9 м/мин.

С использованием сервоприводов в станках с ЧПУ возможно достижение скоростей до 60 м/мин при использование высокосортной механике.

до 120 об/мин за секунду

до 1000 об/мин за 0,2 секунды

Потеря шагов при повышении скорости и нагрузки

При высоких скоростях и высоких нагрузках происходит потеря шагов. Эта не проблема возможна при воздействии внешних факторов: ударов, вибраций, резонансов и т.п.

У серво двигателей присутствует обратная связь, что полностью исключает потерю шагов.

Принудительная остановка (столкновение с препятствием)

Принудительная остановка шагового двигателя не вызывает у него никаких повреждений

В случае принудительной остановки серводвигателя, драйвер мотора должен правильно среагировать на данную остановку. В противном случае по обратной связи подается сигнал на доработку не пройденного расстояния, повышается ток на обмотках, двигатель может перегреться и сгореть!

По цене шаговый двигатель намного дешевле своего товарища серво двигателя.

Минимум в 1,5 раз дороже шагового двигателя.

Каждый тип двигателя предназначен для своей задачи. В некоторых случаях нужно использовать шаговых двигатель, а для некоторых задач необходимо использовать только серво двигатель. В фрезерных станках ЧПУ широко используются оба типа двигателей, просто у каждого из них есть свои задачи, и иногда не целесообразно переплачивать за серво, при небольших объемах производства.

Подведем черту сравнения серводвигателей и шаговых двигателей:

Если же вас не устраивают скоростные характеристики, Вам необходимо рассмотреть фрезерные деревообрабатывающие станки с ЧПУ «АртМастер» 2112, 2515, 3015(авт.) и высокоскоростной фрезерный деревообрабатывающий станок «АртМастер 3015 Racer».

Вы всегда должны для себя понимать, что сервомоторы позволяют вам с экономить время на холостых переходах, при этом вы не должны забывать правильно оптимизировать количество проходов. Скорость фрезеровки всегда зависит от мощности режущего инструмента (электрошпинделя) и типа фрезы. Мы не сможете получить хорошую скорость фрезеровки при низком качестве инструмента. Вы получите либо брак в изделии, либо Вам потребуется постоянная замена режущего инструмента. То есть при использовании высоких скоростей, при обработке материала вы не должны забывать о качестве и типе инструмента для фрезеровки. Дорогой инструмент не только быстрее режет, но и служит дольше. И прошу не забывать другое преимущество серво: высокая скорость и производительность в разы выше, чем у шагового при фрезеровке объёмных изображений (фото), резьбы (фото). При наличии смены инструмента, вакуумного стола вы можете оптимизировать ваше производство и минимизировать отходы.

Читать еще:  Чем отличаются хондовские двигатели

Если вы хотите добиться увеличения объёмов выполненной работы на вашем производстве, решение только одно — сервомоторы, а для старта или изготовления фасадов, дверей, столешниц, и прямолинейного, криволинейного раскроя при объёмах производства от 500-1000 кв.м, вы можете остановить свой выбор на станках с шаговыми двигателями.

  • Назад
  • Вперёд

Лизинг от ПриватБанка

Наше оборудование можно приобрести в лизинг от ПриватБанка

Мы в Google Play!

Используйте наше приложение для смартфонов и планшетов на базе ОС Android для ознакомления с нашей продукцией!

Типы, конструкция и принцип действия РХХ

Все регуляторы холостого хода состоят из трех основных узлов: шагового электрического двигателя, клапанного узла и привода клапана. РХХ монтируется в специальном канале (обходном, байпасном), расположенном в обход дроссельной заслонки, а его клапанный узел управляет проходом этого канала (регулирует его диаметр от полного закрытия до полного открытия) — именно так и осуществляется регулировка подачи воздуха в ресивер и далее в цилиндры.

Конструктивно РХХ могут существенно отличаться, сегодня используется три типа данных устройств:

  • Аксиальные (осевые) с клапаном конической формы и с прямым приводом;
  • Радиальные (Г-образные) с клапаном конической или Т-образной формы с приводом через червячную передачу;
  • С секторным клапаном (поворотной заслонкой), имеющим прямой привод.

Аксиальные РХХ с коническим клапаном находят самое широкое применение на легковых автомобилях с двигателями небольшого объема (до 2 литров). Основу конструкции составляет шаговый электродвигатель, вдоль оси ротора которого нарезана резьба — в эту резьбу ввинчен ходовой винт, выступающий в роли штока, и несущий на себе конусный клапан. Ходовой винт с ротором составляют привод клапана — при вращении ротора шток вместе с клапаном выдвигается или втягивается. Вся эта конструкция заключена в пластиковый или металлический корпус с фланцем для монтажа на дроссельный узел (монтаж может выполняться винтами или болтами, но часто используется установка на лак — регулятор просто приклеивается к корпусу дроссельного узла с помощью специального лака). На задней части корпуса расположен стандартный электрический разъем для подключения к электронному блоку управления двигателем (ЭБУ) и подачи питания.

Радиальные (Г-образные) РХХ имеют примерно то же применение, но могут работать с более мощными двигателями. Их основу также составляет шаговый электродвигатель, однако на оси его ротора (якоря) располагается червяк, который вместе с ответной шестерней поворачивает поток крутящего момента на 90 градусов. С шестерней соединен привод штока, обеспечивающий выдвижение или втягивание клапана. Вся эта конструкция расположена в Г-образном корпусе с монтажными элементами и стандартным электрическим разъемом для подключения к ЭБУ.

РХХ с секторным клапаном (заслонкой) используются на двигателях относительно большого объема легковых автомобилей, внедорожников и коммерческих грузовиков. Основу устройства составляет шаговый электродвигатель с неподвижным якорем, вокруг которого может вращаться статор с постоянными магнитами. Статор выполнен в виде стакана, он установлен в подшипнике и непосредственно соединен с секторной заслонкой — пластиной, которая перекрывает окно между входным и выходным патрубками. РХХ такой конструкции выполнен в одном корпусе с патрубками, которые посредством шлангов присоединены к дроссельному узлу и ресиверу. Также на корпусе расположен стандартный электрический разъем.

Несмотря на конструктивные различия, все РХХ имеют принципиально одинаковый принцип работы. В момент включения зажигания (непосредственно перед пуском двигателя) от ЭБУ на РХХ поступает сигнал на полное закрытие клапана — так задается нулевая точка регулятора, от которой затем отсчитывается величина открывания байпасного канала. Задание нулевой точки выполняется с целью корректировки возможного износа клапана и его седла, отслеживание полного закрытия клапана осуществляется по току в цепи РХХ (при упоре клапана в седло ток возрастает) или по другим датчикам. Затем ЭБУ посылает импульсные сигналы на шаговый электродвигатель РХХ, который поворачивается на тот или иной угол для открытия клапана. Степень открытия клапана считается в шагах электродвигателя, их количество зависит от конструкции РХХ и заложенных в ЭБУ алгоритмов. Обычно при пуске двигателя и на непрогретом двигателе клапан открыт на 240-250 шагов, а на прогретом моторе клапаны различных моделей открываются на 50-120 шагов (то есть, до 45-50% от сечения канала). На различных переходных режимах и на частичных нагрузках двигателя клапан может открываться во всем интервале от 0 до 240-250 шагов.

То есть, в момент запуска двигателя РХХ обеспечивает подачу необходимого объема воздуха в ресивер для нормальной работы двигателя на холостом ходу (на оборотах менее 1000 об/мин) с целью его прогрева и выхода на нормальный режим. Затем, когда водитель управляет двигателем с помощью акселератора (педали газа), РХХ уменьшает количество поступающего по байпасному каналу воздуха вплоть до его полного перекрытия. ЭБУ двигателя постоянно отслеживает положение дроссельной заслонки, количество поступающего воздуха, концентрацию кислорода в выхлопных газах, обороты коленчатого вала и другие характеристики, и на основе этих данных управляет регулятором холостого хода, на всех режимах работы двигателя обеспечивая оптимальный состав горючей смеси.

Настройка скоростей и ускорений Mach3

Окно настройки выбираем настройки моторов(Config->Motor tuning) Этот диалог предназначен для настройки параметров перемещений осей станка. Давайте разберёмся, какой параметр и за что отвечает.Параметр шаг/ед (Steps per) самое первое окошко в нижней левой части. Параметр шаг/ед (Steps per) задает количество импульсов STEP, которые необходимо сформировать для перемещения инструмента на 1мм. Он зависит не только от механики, но и от выставленного на драйвере режима деления шага. Чуть ранее мы производили такой расчёт, и наш параметр равен 200 шагов на 1 мм. Эту цифру и надо будет ввести в это окно. Параметр скорость в минуту (Velocity) Этот параметр задает предельно допустимую скорость перемещения по оси, выраженную в мм/мин. Эту единицу измерения мы выставили в программе на начальной стадии настройки Mach 3. Параметр ускорение (Acceleration) Параметр ускорение(Acceleration) — задает максимальное ускорение по оси в мм/с^2. Импульс шагов (step pulse) Величина задержки между изменением фронта шаг.

Импульс направление(Dir pulse) Величина задержки между изменением фронта направление.

Величина задержки между изменением DIR и фронтом STEP в MACH3 не может быть более 5мкс и задается параметром импульс направление (Dir pulse) в окне настройка моторов (Motor Tuning). Малая величина задержки может стать причиной «пропуска шага» при смене направления движения мотора

Первым делом надо занести значение шагов на единицу, которое мы рассчитали. Оно вводится в нижнем левом углу шаг/ед.

С помощью ползунка ускорение (Acceleration) в низу и справа скорость (Velocity) надо подобрать скорость и ускорение двигателя. Скорость -это с каким количеством оборотов будет вращаться вал двигателя. Ускорение- это плавный старт.

настройка осей в mach3

Выбираем одну из осей, например Z.

В окне шаг/мм(Steps per) надо записать ранее полученное число 200.

Передвигая горизонтальный ползунок, ускорение (Acceleration) (плавный разгон) и вертикальный ползунок скорость (velocity), добиваемся плавного разгона и скорости при нормальной работе двигателей, без рывков и потери шага. Надо начинать с перемещения ползунка скорость, немного вверх. После чего нажимайте стрелки клавиатуры вверх и вниз. Вал мотора должен вращаться. Но прежде убедитесь что система не находится в режиме стоп. Кнопка «сброс» не мигает. После подбора для сохранения нажать сохранение настроек (Save Axins Settings)

Аналогично следует подобрать настройки и для других осей. Для каждой оси настройки могут быть разные. А цифры как целые, так и дробные.

Если не получается подобрать значения для плавного движения, то попробуйте менять значения в окне импульс шага (step pulse).

Если это не помогло – дело дрянь. В этом случае надо измерять напряжение на ножках порта. Большинство плат подключается через опторазвязку. Современные материнки выводят 3,3 вольта. А нам надо 5 вольт для нормальной работы оптронов. Одним из решений будет приобретение платы PCI LPT порта. Другой вариант – убрать оптроны или подобрать сопротивления в их цепи. Давайте протестируем сделанные настройки.

Проверим правильность выполнения команд с клавиатуры.

Управление с клавиатуры перемещением осей Mach 3

Ось Х вращение двигателя левое, значение уменьшается (в моём станке)

стрелка в право- ось Х перемещается в правую сторону, а в окне Х цифровой индикации значение должно увеличиваться.

стрелка влево— ось Х перемещается в левую сторону, а в окне Х цифровой индикации значение должно уменьшатся.

Ось Y ко мне вращение двигателя левое

стрелка вверх- перемещение от меня, значение увеличивается

стрелка вниз- перемещение ко мне, значение уменьшается.

Oсь Z вверх вращение двигателя левое (в моём станке)

PgUp- ось должна перемещаться вверх, а значения на индикаторе увеличиваться.

PgDn- ось должна перемещаться вниз, а значения на индикаторе уменьшатся.

Закрываем диалоговое окно, если оно открыто.

Для того, чтобы проверить настройки, надо перейти на экран ручного ввода.

Это вторая строчка в верхнем поле программы, кнопка MDI (РВД) Или нажмите на клавиатуре Alt 2.

Читать еще:  Что такое шатун в двигателе внутреннего сгорания

Но перед этим надо сделать обнуление по осям X.Y, ОСЬ Z опустить на 50-60мм. Ось Z можно проверить отдельно, вписав например GOZ-50

Экран ручного ввода в программе Мач 3

Нажать ENTER или кликнуть по полю ввода строки. Теперь в поле напротив кнопки INPUT надо ввести значения G0X10Y10 и нажать ENTER. После этого станок переместит инструмент по всем трём осям и встанет. Реальные значения будут зависеть от размеров станка. Если по осям есть пропуски или остановки, надо произвести коррекцию снова. Значения, которые указываете в программе(G0X10Y10), зависят от размеров вашего станка.

Теперь нам надо быть уверенными в том, что индикация координат, соответствует перемещениям.

На трёх осевом станке движения по оси X происходит с лева на право.

При нажатии кнопки + (стрелка клавиатуры в право) инструмент двигается в правую сторону. Значения на индикаторе увеличиваются с знаком +

Y — ко мне и от меня. При нажатии кнопки + (стрелка клавиатуры вверх) инструмент едет от меня, а значения на ЦИ (цифровой индикатор) увеличиваются с знаком +

Z- вверх (PgUp) и потом вниз (PgDn)

Главный экран программы

Вернёмся к главному экрану. Нажать кнопку Program Run (выполнение) или на клавиатуре нажать Alt 1.

Надо убедиться, что светодиоды вокруг кнопки jog ON/OFF (переезды) горят зелёным, если нет, то нажать кнопку чтобы включить режим ручных передвижений осей. Теперь надо нажать клавишу ТАВ, чтобы отобразить экран управления переездами (jogcontrol). Он отобразится в правой части экрана.

Теперь программе надо указать скорость переезда. Значения вводятся в процентном значении в окне цифровой индикации под надписью замедление переездов (Slow Jog Rate) на панели управления переездами. Начнём с медленной скорости. Кликнуть по окну цифровой индикации, я введу число 10, и нажму enter. На клавиатуре необходимо нажать стрелку в правую сторону. Двигатель должен вращаться, а в окне Х цифровой индикации значение должно увеличиваться. Инструмент должен двигаться в правую сторону. Аналогичным образом надо повторить действия со всеми осями.

Если при нажатии кнопки плюс, инструмент едет не туда и значение на индикаторе не увеличивается, а уменьшается, то вам надо поменять местами галочки на вкладке выход моторов(motor outputs). столбики Dir Low Aktive, Step Low Aktive.

окно настройки портов, контактов и осей станка с ЧПУ

Второй вариант изменения направления вращения. Пройти настройка(Config)-базы двигателей и ограничения(Homing/Limits)

В окне против нужной оси в графе «Reversed» менять галочку на крест, затем нажать «ОК».Это всё что нужно сделать для изменения направления вращения.

Это был третий шаг настройка Mach3. Начало настройки читайте в статье Mach 3 настройка портов

Мешалка кальквассера, шаговый двигатель

Лучший Ответ Aleksandr P. , 22 Январь 2016 — 11:24

Или может такую: http://www.ebay.com/. OgAAOSwrklVQ8Yq 21вольт, 5-6 оборотов. То, что нужно. Другой вопрос, какой срок безотказной службы этих моторов при режиме 24/7 ?

Собственно это и есть мотор от СВЧ))
http://xn--80aabje3e. h/motorpoddona/
Я такие использовал на мешалках , работают очень долго, крутящий момент достаточный для того что бы вращать шток в мешалке.
В Питере стоит 350-450 руб.

  • Авторизуйтесь для ответа в теме

#1 Sinnpriest

  • Пользователи
  • Cообщений: 733
    • Откуда: Санкт-Петербург

    Коллеги по хобби, добрый день.

    Получилось так, что мне досталась самодельная мешалка кальквассера. В качестве двигателя у мешалки используется мотор от микроволновки. Работает он через компактный блок питания. Вроде все неплохо, но сам мотор явно от сломанной микроволновки, старенький и ему явно тяжело — хрустит, жужжит и т.д, но работает. Не думаю, что он долго протянет, т. к. я его гоняю 24/7.

    Появилось желание сделать мешалке апгрейд. Заказать на е-бэе шаговый двигатель и драйвер к нему. Обратил внимание на бренды: Deltec. У этих мешалок явно стоит шаговый двигатель на подобие Nema 17, который можно приобрести на ебэе в районе 900р http://www.ebay.com/. =STRK:MEBIDX:IT

    Но тут возникает вопрос: Подскажите, какой драйвер лучше всего использовать для него. Хотелось бы, чтоб на этот драйвер подавалось напряжение, к драйверу подключался мотор и чтоб на драйвере была регулировка скорости вращения. Если не сложно, дайте ссылку на такой драйвер?

    Данная тема будет интересна тем, кто захочет создать сам мешалку кальквассера. Сложного там ничего нет. Ну разве то, что раскрыто в этой теме.

    p.s.: С шумовыми харрактеристиками Nema17 знаком.

    • Наверх

    #2 NikoLa

  • Пользователи
  • Cообщений: 376
    • Меня зовут: Николай
    • Откуда: Москва, Марьино

    Приветствую. Меня тоже интересует подобный вопрос, так как есть желание разобрать свой старый 3D принтер, а движки с драйверами пустить на дозатор. Пока вижу для себя связку типа arduino nano (micro, не столь важно) + A4988(а лучше drv8825 так как по шуму он будет, естественно, тише на шаге 1/32 ) + шаговик. Вот пара ссылок в этом направлении http://arduino.ru/fo. rv8825-shagovik, https://www.youtube.com/watch?v=5CmjB4WF5XA. Хотя описанное мной это попытка выйти на улицу через окно и для мешалки спаять что-нибудь типа схемы на картинке, но это-ж нужно паяльник доставать, лезть по коробкам в поисках транзисторов, стаба и. — проще скетч загрузить .

    Прикрепленные изображения

    • Наверх

    #3 NikoLa

  • Пользователи
  • Cообщений: 376
    • Меня зовут: Николай
    • Откуда: Москва, Марьино
    • Наверх

    #4 Sinnpriest

  • Пользователи
  • Cообщений: 733
    • Откуда: Санкт-Петербург

    А есть такой контроллер на Ебэе, чтоб: Блок питания -> контроллер шагового двигателя с потенциометром (и чтоб не сильно грелся) -> Шаговый двигатель Nema17 ? )))

    Чтоб без ардуино, скетчей, экранчиков, пультов ДУ, светодиодов и т.д.? ))))

    • Наверх

    #5 Abelavin

  • Пользователи
  • Cообщений: 2 712
    • Меня зовут: Антон
    • Откуда: Moscow
    • Наверх

    #6 Abelavin

  • Пользователи
  • Cообщений: 2 712
    • Меня зовут: Антон
    • Откуда: Moscow

    А есть такой контроллер на Ебэе, чтоб: Блок питания -> контроллер шагового двигателя с потенциометром (и чтоб не сильно грелся) -> Шаговый двигатель Nema17 ? )))
    Чтоб без ардуино, скетчей, экранчиков, пультов ДУ, светодиодов и т.д.? ))))

    • Наверх

    #7 Abelavin

  • Пользователи
  • Cообщений: 2 712
    • Меня зовут: Антон
    • Откуда: Moscow
    • Наверх

    #8 NikoLa

  • Пользователи
  • Cообщений: 376
    • Меня зовут: Николай
    • Откуда: Москва, Марьино

    А есть такой контроллер на Ебэе, чтоб: Блок питания -> контроллер шагового двигателя с потенциометром (и чтоб не сильно грелся) -> Шаговый двигатель Nema17 ? )))

    Чтоб без ардуино, скетчей, экранчиков, пультов ДУ, светодиодов и т.д.? ))))

    Могу лишь это посоветовать http://www.ebay.com/. utorefresh=true но цена на мой взгляд не комильфо

    • Наверх

    #9 Sinnpriest

  • Пользователи
  • Cообщений: 733
    • Откуда: Санкт-Петербург

    Также вполне можно от шаговика отказаться вообще. Полно моторов с редукторами на ибее недорогих. И не очень шумные.

    Если можно, киньте ссылку?

    p.s.:Я начал с Nema17 потому, что он используется у Deltec.

    • Наверх

    #10 NikoLa

  • Пользователи
  • Cообщений: 376
    • Меня зовут: Николай
    • Откуда: Москва, Марьино
    • Наверх

    #11 Sinnpriest

  • Пользователи
  • Cообщений: 733
    • Откуда: Санкт-Петербург

    Или может такую: http://www.ebay.com/. OgAAOSwrklVQ8Yq 21вольт, 5-6 оборотов. То, что нужно. Другой вопрос, какой срок безотказной службы этих моторов при режиме 24/7 ?

    • Наверх

    #12 Aleksandr P.

  • Модераторы
  • Cообщений: 831
    • Откуда: Sankt-Petrsburg,bulvar Novatorov

    Выбор шагового двигателя

    ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ О РЕЖИМАХ РАБОТЫ ШАГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ

    Модель работы идеального шагового двигателя

    Шаговый двигатель — устройство с постоянной мощностью, если мощность определить как момент, умноженный на скорость. Это означает, что крутящий момент обратно пропорционален скорости. Чтобы уяснить, почему мощность мотора не зависит от скорости, представим себе идеальный шаговый двигатель.

    В идеальном двигателе нет трения, его момент пропорционален амперо-виткам обмоток и единственной электрической характеристикой является индуктивность. Индуктивность L характеризует способность обмотки запасать энергию в магнитном поле. Индуктивности обладают свойством индуктивного сопортивления, т.е. сопротивления переменному току, которое тем больше, чем быстрее меняется ток, а значит, индуктивное сопротивление возрастает вместе со скоростью вращения двигателя. По закону Ома ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален полному сопротивлению, откуда следует, что ток обмотки уменьшается при увеличении скорости вращения. Т.к. момент пропорционален амперо-виткам, а ток обратно пропорционален скорости, то момент также будет обратно пропорционален скорости. Т.е. при нулевой скорости момент стремится к бесконечности, при увеличении скорости момент(и ток) начинает стремиться к нулю.

    Электрически, реальный двигатель отличается от идеального в основном ненулевым сопротивлением обмотки, а также ферромагнитными составляющими, которым свойствоенно насыщаться магнитным полем, что приводит к гистерезисным потерям и потерям на вихревые токи. Насыщение ограничивает момент, а вихревые токи и гистерезисные потери вызывают нагрев мотора. Рассмотрим кривую зависимости крутящего момента шагового двигателя от скорости.

    Как видно из графика, при скорости ниже определенного предела, момент, а следовательно и ток, возрастают очень быстро, вплоть до уровней, приводящих к повреждению мотора. Чтобы этого избежать, драйвер должен ограничивать нарастание тока до определенной величины. Поскольку момент пропорционален току, момент будет постоянен начиная с момента удержания до порогового значения скорости, а при скорости выше порога — ток будет ограничен индуктивностью обмоток.

    В результате, скорость-моментная характеристика идеального двигателя будет начинаться с отрезка, где момент постоянный, до точки, когда мотор перестанет генерировать и потреблять реактивную мощность. Реальный шаговый двигатель обладает потерями, которые изменяют идеальную скорость-моментную характеристику. Особенно велик вклад момента от зубцовых гармоник магнитного поля(его иногда указывают в документации на двигатель). Потери в двигателе есть всегда, и чем быстрее вращается вал шагового мотора, тем больше потери, и их также необходимо вычитать из идеальной характеристики.

    Обратите внимание, как реальная мощность падает вместе с ростом скорости, в том числе и на отрезке «постоянной мощности». Скругление на переходной точке обусловлено переходным процессом в цепи — драйвер постепенно превращается из источника тока в источник напряжения.

    Читать еще:  Start line сигнализация инструкция как отключить двигатель

    Резонанс на средних частотах

    Шаговый двигатель сильно подвержен резонансу, являясь по факту аналогом маятника «подвешенный на пружине груз», где грузом является ротор, а пружиной — магнитное поле, и имеет частоту собственных колебаний, зависящую от силы тока и инерции ротора. В момент, когда разность фаз момента и скорости достигает величины 180 град., возникает резонанс – изменение магнитного поля начинает совпадать со скоростью, и скорость ротора при позиционировании на новый шаг становится слишком велика. При резонансе значительная часть энергии магнитного поля уходит на преодоление инерции ротора при колебании около положения равновесия, что выражается в значительном падении крутящего момента на валу. Накопленная кинетическая энергия ротора расходуется при возникновении резонанса примерно за 1-10 сек, поэтому разогнать двигатель можно, пройдя зону резонанса без последствий, но работать сколь-нибудь продолжительное время не удастся – вал остановится. Для устранения этого явления в драйверах используются различные антирезонансные алгоритмы.

    Мощность двигателя

    Выходная мощность двигателя (скорость×момент) пропорциональна напряжению, деленному на квадратный корень из индуктивности. Если мы увеличим вдвое напряжение ШИМ, то получим другую кривую СМХ, лежащую выше, и мощность на участке постоянной мощности вырастет вдвое. С током иная картина. Рисунок ниже показывает, что будет при выставлении на драйвере тока в 2 раза больше номинального для двигателя. Мотор начинает выделять в 4 раза больше тепла, а момент на низких оборотах увеличивается менее чем в 2 раза из-за насыщения сердечников обмоток.

    Как можно видеть, мощность не увеличивается вовсе. Всегда рекомендуется выставлять ток на драйвере равным номинальному значению для двигателя. Это в том числе снизит вибрации на низких частотах, улучшит характеристики хода в микрошаговом режиме.

    Напряжение питания и нагрев двигателя

    Основные причины нагрева двигателя: потери на сопротивлении обмоток и ферромагнитные потери. Первая часть всем знакома – это тепловая энергия, выделяющяяся на активном сопротивлении проводов обмоток, равная I2R. Вклад этого слагаемого велик только когда двигатель находится в режиме удержания, и резко уменьшается с возрастанием скорости двигателя. Ферромагнитными потерями назваются потери на токи Фуко и гистерезисные потери. Они зависят от изменения тока и, следовательно, от питающего напряжения, и выделяются в виде тепла. Как было сказано выше, мощность двигателя растет прямо пропорционально напряжению, однако ферромагнитные потери тоже растут, причем, в отличие от мощности, — нелинейно, что и ограничивает максимальное напряжения, которое можно использовать для драйвера. Можно сказать, что максимальная полезная мощность шагового двигателя определяется количеством тепла, которое может на нем безопасно выделяться. Поэтому не следует стараться выжать полкиловатта из двигателя 57 серии, подключив драйвер к источнику в 10 кВ – у напряжения есть разумные пределы. Их можно рассчитывать разными способами. Эмпирически было получено несколько оценок сверху для максимального питающего напряжения ШИМ-драйвера: оно не должно превышать номинальное напряжение обмоток более чем в 25 раз или величину 32√ L, где L – индуктивность обмотки.

    Для наглядности ниже показан график, показывающий ферромагнитные потери для двигателя с номинальными характеристиками 4 А, 3 В.

    Кратко о мощности шагового двигателя

    Выбор двигателя и питающего напряжения целиком зависят от задач. В идеале, двигатель должен выдавать достаточный момент на максимальной планируемой скорости. Необходимо отличать момент от мощности двигателя: большой момент на низких скоростях не означает, что двигатель мощный. Выходная мощность – другой, более важный параметр, её примерно можно оценить по кривой скорости-момента. Теоретически, максимальная мощность, которую можно стабильно получать с драйвера, питаемого напряжением 80 В и выходным током 7 А примерно 250 Ватт(1/3 л.с.), в реальности же для этого потребуется 2 или 3 двигателя NEMA 34. Двигатели NEMA 23 слишком малы для отвода тепла, а NEMA 42 из-за размера не подходят по импедансу: если их номинальный ток меньше, чем 7 А, то напряжение будет больше 80 В, и наоборот. Момент от зубцовых гармоник в моторах NEMA 42 существенно больше, чем в малых моторах, и обязательно должен быть учтен при расчете выходной мощности. Другими словами, выходная мощность двигателей NEMA 42 падает быстрее, чем у меньших двигателей. NEMA 42 следует использовать, если требуется получить высокий момент на низких скоростях и нет смысла использовать мотор-редуктор.

    О ЧЕМ ГОВОРЯТ ХАРАКТЕРИСТИКИ ШАГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ

    Если вы опустили все, написанное выше, или прочитали, но мало что поняли, данная глава поможет разобраться, как перейти к практической части. Несколько слов о размере двигателя. Развитие производства шаговых двигателей достигло больших успехов, и теперь шаговые двигатели одного размера разных производителей обладают очень схожими характеристиками. Именно размер двигателя задает рамки, в которых может изменяться его главная характеристика — кривая скорости-момента. Индуктивность обмотки показывает, насколько крута будет кривая СМХ при одинаковом напряжении питания драйвера с ШИМ: если мы возьмем 2 двигателя индентичного размера с разной индуктивностью, и будем управлять ими одним драйвером с одним и тем же питающим напряжением, полученные кривые СМХ будут отличаться крутизной.

    Большая индуктивность потенциально дает вам возможность получить больший крутящий момент, но чтобы произвести такую конверсию, потребуется драйвер с большим напряжением питания — тогда кривая СМХ поднимется вверх пропорционально увеличению напряжения. На практике почти все фирмы производят моторы одного размера в двух исполнениях — «медленный» и «быстрый», с большой и малой индуктивностью. Причем «быстрые» модели пользуются большей популярностью — для них на высоких оборотах требуется меньшее напряжение, а значит более дешевые драйверы и источник питания. А если вдруг не хватает мощности — можно взять двигатель побольше. «Медленные» модели остаются для специфических применений — в случаях, когда от шагового привода не требуется больших скоростей, нужен большой момент удержания и т.п. Ток обмотки косвенно связан с крутящим моментом, но в основном он говорит о том, какой драйвер нужно будет подобрать к этому двигателю — он должен быть способен выдавать именно такой уровень тока. Напряжения питания обмотки показывает, какое постоянное(не ШИМ) напряжение можно подавать на обмотку — таково значение напряжения, используемое драйверами постоянного напряжения. Оно пригодится при вычислении максимально допустимого напряжения питания драйвера с ШИМ, и тоже косвенно связано с максимальным крутящим моментом.

    АЛГОРИТМ ПОДБОРА ШАГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ

    Так как же выбрать двигатель? Зависит от того, какими вы данными обладаете. По большому счету, выбор двигателя сводится к выбору 4 вещей — производителя, вида двигателя, размера и индуктивности. Первый параметр поддается оценке с трудом — мало у кого репрезентативная выборка образцов от разных поставщиков. Что касается вида двигателя, мы рекомендуем всегда, когда есть неопределенность в выборе, использовать биполярные шаговые двигатели с 4 выводами и малой индуктивностью. Т.е. выбор в основном заключается в выборе размера двигателя(в пределах одного размера характеристики двигателей с одной индуктивностью почти всех производителей практически совпадают). Для выбора конкретной модели можно использовать следующий алгоритм:

    • Рассчитайте максимальную скорость вращения V в об/сек, которую хотите получить от привода, и момент M, который необходимо получить от него на этой скорости(закладывайте в это значение запас в 25-40%).
    • Переведите скорость вращения в частоту полных шагов PPS, для стандартного двигателя с шагом 1.8 град PPS = 200 * V.
    • Выберите примерно подходящий на первый взгляд размер двигателя, из числа доступных моделей этого размера выберите двигатель с не самой большой индуктивностью.
    • Воспользуйтесь кривой СМХ, приводимой производителем, найдите на ней ваше значение PPS. Сверьтесь, достаточен ли момент, указанный на кривой.
    • Если момент, указанный на кривой слишком мал, рассмотрите двигатель размером побольше, если слишком велик — размером поменьше.

    Однако, часто этот способ дает неверные результаты по причине большого количества факторов и допущений при расчете момента. Запросто можно получить, что для управления небольшим портальным фрезером с порталом весом 15 кг вдруг потребуются двигатели ST86-114. Чаще используют эмпирические способы, и они оказываются точнее. Один из таких способов — определение двигателей по весу портала и размеру рабочего поля. Например, выбор шагового мотора для горизонтальной передачи(оси X и Y) можно осуществить исходя из веса подвижной части, передачи, направляющих и материалов, планируемых к обработке. Для портальных станков классической компоновки, с передачей ШВП, шагом 5 мм на оборот, для обработки дерева и пластика, скорость холостого хода до 4000 мм/мин, в предположении, что направляющие оси без преднатяга и отъюстированы так, что подвижная часть ходит по ним без какого-либо сопротивления, можно порекомендовать следующие значения:

    • Вес подвижной части менее 5 кг — двигатель серии PL42 или аналогичный.
    • Вес подвижной части 5-10 кг — двигатель PL57-56 или аналогичный.
    • Вес подвижной части 10-23 кг — двигатель PL57-76 или аналогичный.
    • Вес подвижной части 23-35 кг — двигатель PL86-80 или аналогичный.
    • Вес подвижной части 35-50 кг — двигатель PL86-114 или аналогичный.

    Совместно с этими оценками можно использовать оценки для размеров рабочего поля: Рабочее поле 0,1-0,5 кв.м. — двигатели PL57-76 или аналогичные. Рабочее поле 0,5-1 кв.м. — двигатели PL86-80 или аналогичные. Рабочее поле 1-1,5 кв.м. — двигатели PL86-114 или аналогичные. Если характеристики Вашего станка находятся в пограничных интервалах, скажем, вес портала 23 кг, поле около 0,5 кв. м., стоит использовать дополнительные оценочные методы. Еще один распространенный подход заключается в анализе готовых станков на рынке, которые близки к конструируемому по размерам и характеристикам — проверенная конструкция означает, что двигатели уже подобраны оптимальным образом, и можно взять их характеристики за основу.

    И последнее, что можно порекомендовать — обратиться за консультацией к опытным специалистам.

    голоса
    Рейтинг статьи
    Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector