Ecoparcovka.ru

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

Шаговый двигатель как поменять направление вращения

Для того, чтобы собрать предложенную схему и реализовать поставленную задачу вам понадобятся:

1 небольшой двигатель постоянного тока с напряжением питания около 6 В;

1 чип L293D, который используется в качестве драйвера для двигателя;

1 переменный резистор (потенциометр) сопротивлением 10 кОм;

1 тактовая кнопка;

1 монтажная плата;

1 плата Arduino Uno;

Управление шаговым двигателем с помощью Arduino

В этом посте я постараюсь вкратце рассказать про шаговые электродвигатели, и как с ними можно работать с помощью нашего любимого ардуино.

Многие из вас знакомы с маленькими моторчиками, из которых исходят всего 2 провода, они часто встречаются в детских игрушках, например, в машинках.

Это коллекторные электродвигатели постоянного тока. Они могут напрямую подключатся к источнику питания и будут всегда вращаться с постоянной скоростью, в зависимости от подаваемого напряжения. Если необходимо изменить направление вращения, то на нашем моторе нужно просто поменять местами «+» и «-» и он сразу начнёт крутиться в другую сторону. За счёт их простой конструкции, они имеют небольшую стоимость и простоту в управлении.

Но есть ещё один из распространенных типов двигателей — это шаговые электродвигатели.

Вы могли их встречать, если разбирали CD-DVD привода, жёсткие диски, принтеры или другие электронные устройства, в механической части которых нужно чётко контролировать обороты, перемещения или другие необходимые кинематические движения.

Вот так выглядит шаговый электродвигатель с винтовым валом из оптического привода:

Как видно — здесь уже больше, чем 2 провода и напрямую подключить такой мотор к источнику питания просто так не получиться из-за совсем другой конструкции самого двигателя. Если для нашего первого моторчика достаточно было подать «+» и «-» на соответственные клемы и он начинал вращаться, то для шагового электродвигателя нужно подавать цифровые электронные сигналы управления, которые будут сообщать двигателю на сколько и в какую сторону ему необходимо вращаться. Это возможно осуществить с помощью устройства, которое будет генерировать и отправлять эти сигналы на драйвер, а он, в свою очередь, напрямую управлять обмотками двигателя.

Мы рассмотрим пример, как подключить шаговый электродвигатель к Arduino Mega 2560 — именно оно и будет тем устройством, которое генерирует нужные электронные сигналы управления.

Я взял мотор формата Nema 17 — это гибридный шаговый двигатель, который часто встречается в 3Д принтерах, ЧПУ системах, робототехнике и т.д.

Фото двигателя в разрезе:

Драйвер на микросхеме TB6600 — это довольно неплохой контроллер, который можно использовать с двигателями до 4.5 А, 50 В. Для домашних 3Д принтеров и ЧПУ систем его полностью достаточно.

Чтобы драйвер работал, необходим внешний источник питания с напряжением 8-50 В (рекомендуется 36 В). Именно с него наш двигатель будет получать энергию для своей работы. А логические сигналы Dir — направление вращения и Pulse — сигнал шага, драйвер будет получать от ардуино.

У данного двигателя 4 обмотки: A+, A-, B+, B-, их нужно соединить с соответствующими выходами на плате драйвера.

Для управления шаговым двигателем можно использовать различные библиотеки, которые упрощают жизнь, если необходимо как-то динамически управлять двигателем, например «AccelStepper» и тому подобные. Также есть различные программные комплексы для управления 3Д принтерами или ЧПУ станками.

Мы же рассмотрим простой пример вращения двигателя с постоянной скоростью, который не сложно будет повторить всем желающим. Также, так ещё удобно проверять общее состояние двигателя.

Здесь написан цикл, который беспрерывно будет отправлять логические сигналы к нашему драйверу, а он уже на двигатель.

Примерно так всё работает:

P.S. Сильно в теорию я не вдавался, потому что на это нужен не один пост, да и не всем она понравится 🙂

Дубликаты не найдены

Arduino & Pi

1K поста 17.8K подписчиков

Правила сообщества

В нашем сообществе запрещается:

• Добавлять посты не относящиеся к тематике сообщества, либо не несущие какой-либо полезной нагрузки (флуд)

• Задавать очевидные вопросы в виде постов, не воспользовавшись перед этим поиском

• Выкладывать код прямо в посте — используйте для этого сервисы ideone.com, gist.github.com или схожие ресурсы (pastebin запрещен)

• Рассуждать на темы политики

P.S. Сильно в теорию я не вдавался, потому что на это нужен не один пост, да и не всем она понравится 🙂

Почему хотя бы не рассказать об отличиях униполярного от биполярного двигателя? Почему не привести схему модуля(хотя бы из даташита на микросхему)?
Ладно упущен режим микрошага, но основу то можно было скопипастить написать.
Зачем было использовать ардуину? Много нагляднее было бы пару кнопок повесить.

Спасибо за совет, в будущем буду стараться поместить всё в один пост.

Зачем было использовать ардуину? Много нагляднее было бы пару кнопок повесить.

Не совсем понял вопрос

Просто хотелось показать пример именно с ардуино, ведь с ним можно открыть больше возможностей, чем просто «отправлять шаг».

Точно, две обмотки А и Б, соответственно + и — на каждой обмотке.

Спасибо, что нашёл ошибку, она как-то автоматически получилась — вижу четыре буквы на плате — пишу, что четыре обмотки)

Если бы копипастил, то думаю, что не сделал такую глупую ошибку, с головы старался писать.

Ребят, вижу тут есть знающие люди.
Собираю фотопиццу (мало ли кто знаком), не крутит шаговый двигатель, бывает после танцев с бубном крутит, но очень странно (не по программе).

Драйвер шагового двигателя менял — не помогло

В чем может быть проблема?

а будет электрическая схема? =) мотор гудит когда не крутится?

Нет, он может включаться раза с 5-6, тогда и гудит и крутит (херово но крутит), как будто где-то плохой контакт, хотя менял провода, прозванивал — все в порядке.
По этой схеме делал, только у меня шиелд а тут просто экран.

@BesttseB, проверь код, а именно повнимательнее, где задается частота импульсов. Возможно слишком большая частота импульсов, движок просто ахреневает. Попробуй отдельно протетстить шаговик+МК+твой код, без обвеса. У меня было, что движок сначала разгонялся, потом из-за большой частоты стопорился и когда уменьшалась, то он снова продолжал крутиться.

Автор показывает, как быстро и равномерно крутится шаговый двигатель. Ясно. Понятно. Тема раскрыта на 10 из 10.

а обязательно покупать эту здоровую мандулу? DRV8825 прекрасно справляется с шаговиками до NEMA17 включительно и стоит в несколько раз дешевле + под них на ардуины есть такиеже дешманские шилды — например ардуино 2560 + шилд + 5 драйверов = 1050рублей на али

4988 не то, чтобы хуже, но в DRV8825 можно микрошаг поменьше поставить(актуально для станков с ременнойзубчатой передачей и 3D принтеров) и, как мне кажется, на DRV8825 шаговики звучат благороднее =)

Не конечно, для каждой цели целесообразен тот или иной драйвер. Просто у меня был в наличии только этого формата (остался после ЧПУ системы: https://youtu.be/N3xBpIMORf4 )

а можно статью про то, как с компа управлять этим всем. желательно с кодом.

т.е., допустим, мне надо,чтобы после нажатия кнопки на компе, двигатель совершал серию поворотов. как это программируется?

Serial гугли. С компа посылаешь строку на ардуину, она разбирает её и выполняет команду по аргументам.

а с компа в зависимости от языка просто посылаешь в серийный порт строку.

Аргументы придумать не сложно.

Можно заморочиться с wi-fi или ethernet shield, там поднять веб-сервер и из браузера делать запросы. Например, NodeMCU умеет из коробки это, т.к. на ней встроен в-ф

такое ощущение, что автор и рад бы нам рассказать о шаговиках, но не разбирается в теме абсолютно. вешать NEMA17 на такой монструозный драйвер? перепутать количество обмоток? использовать такой дикий метод управления?

хотя бы схему шаговика в пэинте нарисовали, авось сами разобрались бы, как он работает.

Похоже, этим драйвером мотор от сидюка не запустишь — напряжение слишком высокое. У мотора +5в, а питание драйвера от 8 в начинается.

Вот расскажите мне как вы к этим двигателям приделываете достойно какую нибудь звездочку или сверлышко?

. ну т.е. у меня на одном таком движке было по маркировке до 38V и 3А максимальная подача (оптимальное 12V & 1.5A), где то около 30V&3A подавал. Как бы я не крепил это сверло, болтами, суперклеем, и тем и тем, эпоксидкой также вместе взятой и т.д. и т.п. в т.ч. и резал/сверлил это чертову маленькую ось, чтоб хоть как в неё вцепиться (по сути надо было его в таком режиме использовать весьма недолго, так что должно было быть норм), всё срывало! . если застревало хоть в мало-мальски не протачиваемом проёме, т.к. крутилось бешено, то даже небольшое торможение со временем всё равно давало срыв и приходилось монтажить заново. Да конечно я и искал напряжение оптимальное, но это либо получалось дико долгое сверление, которое добивало, либо срывало.

Вот как вы за такую ось цепляетесь нормально? . такая ж мелкая сволочь.

..Эпоксидка блин, ну ты даёшь)

ааа оказывается это цангой называется) а я её получается самодельную делал из болтов, еще и моментов поверх заливал, тоже срывало (

И да еще когда звездочку надевал, то хотелось бы чтоб при сильной нагрузке она бы просто становилась вместе с осью и тянуло бы, и можно было бы в зависимости от того на сколько ей тяжело тянуть, то увеличивать нагрузку тока, то уменьшать, а так получается ты ей увеличиваешь нагрузку и эта ось еще и нафиг просверливает в твоей звездочке еще большую дырень, также из-за того само греется от дикого трения тоже. И там вообще мне ничего не помогало. Оставался только один вариант — согнуть её, но побоялся ибо эта хрень во первых маленькая, тут еще умудриться надо, а потом еще не факт что к согнутой удастся правильно примонтажить то, что нужно так, чтобы оно крутилось не со смещенным центром.

Читать еще:  Шевроле ланос троит двигатель на холостых

Короче сейчас уже прикупил двигатели то с нормальными осями, прям выплавленные стальные звездочки уже там. Но вопрос меня мучить не перестал, ибо таких движков на рынке ну просто валом, а тот нормальный я еле достал, а где и как нормально использовать бы можно было те движки я так и не понимаю, только разве что для игрушек?) ну или просто чтоб лишь бы прихватить.

К двигателям с нормальными осями обычно бывают цанги типа ERxx, напримем ER11 на шпиндели с валом 6мм

Есть ещё один вариант — запрессовка шестерней.

Держит намертво, промышленный стандарт

Вот тут можно увидеть пример, показывают два стандарта установки шестерней на вал —

2)посадочное место (щлиц на валу)

Ну вот посадочное место само то, его мне по сути только и оставалось сделать, только надо будет, если начну опять такое делать, не напильником, а молотком квадратик с оси набить и потом уже болтами хвататься.

Но это хорошо, когда еще ось хоть как то нормально торчит, а есть у меня еще одно, даже для меня, исключение (вот там прям с кулак моторчики были) мелочь 2,5-3 см с осью на 1,2 в диаметре убийца до 50 вольт можно подрубать — это жесть! Я на обычные по 20 вольт выставляю и потом руки трясутся после них (ну бывает в руках держишь тестируешь, что будет если зажать шестеренку или еще что или тупо смотришь на его работу, зависнешь или любуешься или и то и то:D). А на того зверя дал 50 вольт, да у меня чуть зубы не повыпадали! 😀

(нет ебом меня не токнуло), но эта хрень в руках тряслась так, что я думал второй адронный коллайдер запустил только что и сейчас он у меня в руке образует черную дыру, и трёх секунд он не дал мне его удержать (да я его даже отключить не успел), выпрыгнул из руки оторвал контакты и с помощью своего гироскопического эффекта весьма точно впился в пол, так еще и остатками момента кручения сделал в нем небольшую дырку.

Сказать, что я офигел, это ничего не сказать. После такого я положил его подальше и решил использовать только в реально экстренных случаях)

Что такое электродвигатель?

Un электродвигатель это не что иное, как устройство, преобразующее подводимую к нему электрическую энергию во вращающуюся механическую энергию. То есть ротор заставляет вал вращаться, когда к нему подается ток, поскольку он генерирует внутри себя магнитные поля, способные действовать через катушки и магниты для создания вращения.

Внутри будет статор и ротор. Первый находится во внешней области и прикреплен к корпусу электродвигателя, в дополнение к тому, что он обычно состоит из фиксированных магнитов (представленных на предыдущем изображении красным и синим магнитными экранами). Вместо этого ротор представляет собой движущуюся часть, которая будет вращаться из-за магнитного действия статора благодаря его катушкам, которые составляют электромагнит (представленный на предыдущем изображении красной и синей катушками).

Я имею в виду, магнетизм он будет создавать притягивающую и отталкивающую силу на обмотках ротора, в зависимости от знака, и, таким образом, заставляет его вращаться внутри статора.

Кроме того, некоторые электродвигатели реверсивныеЭто не означает, что они могут изменить направление вращения, поскольку это может сделать каждый, но что они могут быть как двигателем, так и генератором. То есть, когда вы прикладываете энергию, они вращаются, а когда вы вращаете их оси, они генерируют электрический ток на своих выводах.

Это начало генераторы которые используются в энергетической отрасли, например, генераторы ветряных мельниц или генераторы тепловых, гидроэлектростанций и т. д. Фактически, в некоторых приложениях они могут работать в обоих режимах, например, в двигателях некоторых транспортных средств, таких как KERS, или рекуперативном торможении некоторых поездов .

Характеристики

Двигатель имеет серию характер который определит качества двигателя. Вы должны знать самые важные из них, чтобы знать, как правильно выбрать агрегат. Например, выделяется:

  • мощность: они могут быть от нескольких мВт в случае самых маленьких и легких, до тысяч ватт в случае самых мощных и тяжелых. И это расширяет диапазон использования — от небольших электронных устройств до промышленных приложений. В зависимости от его мощности у вас будет большее или меньшее вращающее усилие.
  • Тип напряжения и тока: есть все меньше и больше напряжения, от маленьких двигателей 5v, 12v, до других, которые работают от 220v или больше. Конечно, подаваемый ток может быть постоянным (DC) или переменным (AC).
  • Крутящий момент двигателя: сила, с которой будет вращаться вал двигателя. В отличие от других двигателей она обычно практически постоянна, но вы можете найти менее мощные двигатели и другие, гораздо более мощные. Некоторые даже смогут создавать высокий крутящий момент для движения тяжелых транспортных средств.
  • Производительность: Дело не в силе, а в энергоэффективности. Обычно это около 75%, причем одни модели менее эффективны, а другие более эффективны.
  • Выбросы 0: двигатель этого типа не выбрасывает в атмосферу загрязняющие газы, как другие газы внутреннего сгорания или реакционные газы. В этом случае единственным загрязнителем может быть способ производства электричества, от которого они работают. Будь то возобновляемые источники или нет.
  • холодильный: они обычно не нуждаются в охлаждении, как другие двигатели внутреннего сгорания. Они самовентилируются, хотя для некоторых из них с более высокими характеристиками, вероятно, потребуется некоторое охлаждение.
  • Коробка передач: им не нужны сложные редукторы, скорость и направление вращения можно регулировать электронным способом. Тем не менее, могут быть понижающие или умножающие шестерни для увеличения силы или скорости по желанию .

Как я уже упоминал, существует не только один тип электродвигателя, но и несколько типов. Ты должен знать самый выдающийся, хотя в этой статье мы делаем акцент на CC по очевидным причинам тематики этого блога.

серия типы электродвигателя являются:

  • Универсальный мотор: Это тип двигателя, который может работать как с постоянным, так и с переменным током, хотя это встречается не очень часто. Это однофазный двигатель, похожий на последовательный двигатель постоянного тока, хотя и с некоторыми модификациями. Они используются в различных приложениях, поскольку имеют более высокий пусковой момент, чем индукционные, и высокую скорость вращения, несмотря на свою компактность и дешевизну. Они распространены в портативных инструментах всех видов и мелкой бытовой технике.
  • Двигатели постоянного тока (DC)— Эти двигатели работают от постоянного тока, как и большинство небольших двигателей, которые вы используете с Arduino и другими проектами производителей. В этом семействе есть такие подгруппы, как:
    • Независимое возбуждение
    • Последовательное возбуждение
    • Шунтирующее или шунтирующее возбуждение
    • Сложное возбуждение или компунд
    • прочее: шаговый или серводвигатель, бесщеточный двигатель, бесщеточный (бесщеточный).
  • Двигатели переменного тока: они работают с переменным током, имеют больший размер и предназначены для использования в крупных электрических приборах, промышленности, машинном оборудовании и т. д. Внутри вы можете найти такие подтипы, как:
    • Синхронный: В этом типе двигателя ось вращения вращается с частотой питающего тока. Поэтому его скорость вращения постоянна и всегда зависит от частоты напряжения электрической сети, к которой он подключен. Например, в домашней сети это будет 220 В, 50/60 Гц.
    • Асинхронный: это тот, ротор которого вращается с другой скоростью, чем магнитное поле. Внутри также есть такие подразделения, как:
      • Отдельная фаза: это те, которые используют однофазный источник питания, например, дом. Внутри находятся:
        • Вспомогательная обмотка
        • Шлейф закорочен
        • Универсальный (см. Первый пункт)
      • Трехфазный: его обмотка индуктора статора спроектирована так, чтобы иметь три разные катушки, смещенные на 120º на электрическом уровне, так что при питании трехфазным переменным током вращение ротора может быть вызвано действием каждой из фаз. Внутри вы найдете:
        • Ротор с обмоткой (обычный).
        • Закороченный ротор (беличья клетка).

приложений

Электродвигатель можно использовать для большое количество приложений. От электромобилей через определенные механические исполнительные механизмы до дронов, роботов, миксеров, 3D-принтеров, жестких дисков, водяных насосов, бытовой техники, такой как стиральные и посудомоечные машины, обычных принтеров, вентиляторов, генераторов электроэнергии и многого другого.

Как правило, отдельная фаза Они наиболее часто используются в небольших приложениях, и их легко изменить направление вращения, просто изменив полярность приложенного тока. Они типичны для небольших электронных устройств. Трехфазные используются для более мощных приложений, например, для промышленных.

Что касается переменного тока. Но в мире производителей и DIY для вас нормально использовать двигатели постоянного тока. Эти небольшие двигатели постоянного тока типичны для роботов, дронов, 3D-принтеров, небольших электромобилей и т. Д.

Шаговые двигатели (также называемые шаговые двигатели) представляют собой электронные двигатели, которые предлагают точный контроль вращения. Шаговые двигатели отличаются высокой точностью (в среднем шаговый двигатель может превратиться в 0,9 до 1,8 градусов в каждую сторону) и в относительно высокой скорости вращения.

Шаговые двигатели могут быть найдены в различных типах аппаратных компонентов: принтеры (головка принтера перемещается влево и вправо с помощью шагового двигателя), сканеры, компьютерные жесткие диски, и так далее.

Демонстрация шагового двигателя

В этом видео вы можете увидеть короткая демонстрация возможностей движение шаговым двигателем. Обратите внимание на точную регулировку скорости и направления — это достигается за счет способности двигатели для перемещения в очень малых шагов.

Читать еще:  Что произойдет если перегреть двигатель

Характеристики и преимущества шаговых двигателей

Есть несколько характеристик шаговых двигателей, которые сделали их привода выбора в большом числе приложений:

  1. Устройство может работать как в открытом цикле с точностью позиционирования + -1 шаг. Таким образом, чтобы вращаться в определенном угловом расстоянии, двигатель может быть приказано повернуть определенное количество шагов и механический элемент связан с валом будет двигаться требуемое расстояние.
  2. Шаговые двигатели обладают высокой крутящий момент на малых угловых скоростей. Это полезно для ускорения полезную нагрузку до скорости.
  3. Шаговые двигатели имеют высокую удерживающий момент-они имеют свойство быть «самостоятельной блокировки», когда ротор находится на стоянке.
  4. Шаговые двигатели непосредственно совместим с цифровыми методами контроля, и может быть легко сопряжен с цифровыми Шаг Направление контроллер, микропроцессор или компьютер.
  5. Шаговые двигатели демонстрируют великолепную точность позиционирования, а тем более важно, ошибки не являются кумулятивными.
  6. Двигатель конструкция проста и надежная. Есть правило, только два подшипника и двигателя в целом имеет длительную необслуживаемые жизни. По этой причине, это экономически эффективным приводом.

Многие из этих преимущества делают двигатель шаговый полезно в некоторых типах роботов или машин. Разница в цене Серводвигатели также дает шаговых двигателей преимущество.

Недостатки шаговых двигателей

Основным недостатком шаговые двигатели разомкнутой операции — отсутствие обратной связи на должность двигателя (сигнал обратной связи) и его скорость (скорость обратной связи). Этот недостаток имеет критическое влияние на способность достигать высокой точности, и это снижает общий «безопасности» системы.

Как шагового двигателя построены?

Шаговые двигатели имеют много катушки помещены в круг форму. Когда ток проходит через одну из катушек, она становится магнитных (электромагнитных принцип) и, следовательно, перемещает вал двигателя, чтобы это направление. Например анимации:

Типы шаговых двигателей

Существуют два основных вида шаговых двигателей: униполярный и биполярный. Разница между двумя видами заключается в способе электромагнитов связаны между собой. Преимущество однополярного двигатели их упрощенному контролю, но, с другой стороны, их крутящего момента (силы) меньше, чем у биполярного motors.The преимущество биполярных двигателей больше крутящего момента для того же размера двигателя, но с другой стороны более сложные схемы управления необходимо, тот, который может изменить направление тока в каждом шаге.

Существуют гибридные двигатели, которые могут работать как в униполярных и биполярных режимов, с помощью проводов двигателя по-разному.

Управление шагового двигателя

В отличие от регулярных двигатели постоянного тока, управления шаговых двигателей является гораздо более сложным. Здесь Есть не два провода, которые должны быть подключены к источнику питания для того, чтобы спина двигателя. Для того чтобы перейти двигателя в определенном направлении, Stepping последовательности должен быть сформирован. Степпинг последовательность управляемой коммутации обмоток двигателей. Когда катушка, ток течет через катушки провода, и это становится электромагнита. Затем глава двигателя в настоящее время намагниченных до катушки, и движение будет создан.

Пошаговое Последовательности

Есть 4 вида активизации последовательности: Полный Stepping (также называемый пошагового, Double Stepping, Half степпинг, и Micro степпинг.

Управление шагового двигателя с помощью «пошаговое» степпинг метод

Это самый основной метод — включение одного электромагнита каждый раз.

Шаг номер
Катушка 1
Катушка 2
Катушка 3
Катушка 4
1НаОтОтОт
2ОтНаОтОт
3ОтОтНаОт
4ОтОтОтНа

Эта последовательность требует наименьшего количества энергии и генерирует гладкую движения.

Управление шаговым двигателем с помощью «Дважды Шаг» степпинг метод

В этом методе две катушки включены одновременно.

מספר צעדКатушка 1
Катушка 2
Катушка 3
Катушка 4
1НаНаОтОт
2ОтНаНаОт
3ОтОтНаНа
4НаОтОтНа

Этот метод не создает плавное движение, как и предыдущий метод, и он требует удвоить текущий, но и как вернуть его порождает двойные крутящего момента.

Управление шаговым двигателем с помощью «Half-Шаг» степпинг метод

מספר צעדКатушка 1
Катушка 2
Катушка 3
Катушка 4
1НаОтОтОт
2НаНаОтОт
3ОтНаОтОт
4ОтНаНаОт
5ОтОтНаОт
6ОтОтНаНа
7ОтОтОтНа
8НаОтОтНа

Этот метод двойников Основная погрешность (в градусах) двигатель может двигаться. Например, является ли двигатель может двигаться в 1,8 градуса за каждый шаг, чем при использовании Half-Stepping можно двигать мотор в 0,9 градуса / шаг. Недостатком в этом способе управления является то, что в половине последовательности, дважды тока требуется (когда две катушки находятся на вместо одной).

Строительство шагового двигателя Контроллер цепи

Самый простой способ для управления шаговым двигателем использует Шаг / Направление контроллера. Такой контроллер получает только два входа — нужное направление вращения (1 = по часовой стрелке, 0 = против часовой стрелки), а также указание о том, чтобы шаг или остаться в текущей позиции (шаг = 1, шаг = 0, соответственно). Сам контроллер генерирует активизации последовательности, как описано в предыдущем разделе.

Контроллер использует мощные транзисторы MOSFET для переключения тока в катушках.

Контроллер имеет 5 входов и 6 выходов:

  • 2 входа для логики источник напряжения (5 В, земля)
  • 2 входа для источника напряжения двигателей (до 50V 10ampere, земля)
  • 2 входа для контроля шага и направления
  • 5 выходов для подключения шаговых двигателей

Электронная схема Схема для шагового двигателя Контроллер цепи

CAD-модель

Здесь вы можете увидеть простой компьютер CAD модель контроллера — для этого используется простой микроконтроллер, который генерирует последовательность активизации и 4 мощных транзисторов MOSTFET.

Обновление и настройка ПО 3D-принтера (Marlin)

В настоящее время для популярных 3D принтеров используется бесплатное программное обеспечение Marlin, которое получило широчайшее распространение благодаря открытому исходному коду, возможности простой настройки на своё аппаратное обеспечение и широко распространённому аппаратному обеспечению — платам Arduino Mega и RAMPS Shield v.1.4.

Прошивка компилируется в Arduino IDE и записывается в плату Arduino Mega подобно обычному скетчу.

Скачать последнюю версию Marlin можно по ссылке. Загрузите себе архив (кнопка «Download ZIP»), распакуйте его в отдельную папку и откройте в Arduino IDE файл Configuration.h.

Первым делом выберем плату, под которую будет компилироваться наша прошивка — Arduino Mega2560. Версия платы R3, R2 или любая другая — не важна. Главное — совместимость с Arduino Mega2560 по разъёмам (чтобы на плату можно было установить дочернюю плату — RAMPS shield).

Основные настройки

Настройка скорости передачи данных

найдите в тексте строку

и установите скорость 250000. Обычно принтеры использую эту скорость, однако её можно изменить на 115200 бод/с или другую, поддерживаемую вашей программой на компьютере.

Тип платы

Тип платы выбираем Ramps 1.4 с силовыми выходами на экструдер, вентилятор, стол (extruder, fan, bed — «EFB»)

Неважно если вы не используете вентилятор или подогрев стола.

Настройки температуры

Выбор датчика температуры

В списке датчиков температуры выберите номер термистора, соответствующий вашему датчику температуры на экструдере и столе:

TEMP_SENSOR_0 соответствует датчику температуры первого экструдера, а TEMP_SENSOR_BED — датчику температуры стола. Если один из датчиков не используется, установите значение его номера в ноль.

Минимальная температура

Минимальная температура должна отличаться от нуля чтобы показать что датчик работает. Это мера безопасности, не позволяющая нагревателю работать бесконечно долго. Значения можно оставить по умолчанию:

Единицы измерения — градусы Цельсия.

Максимальная температура

В зависимости от материала, которым вы печатаете, значение максимальной температуры для экструдера и подогрева стола может отличаться. Это значение не даёт перегреваться экструдеру и столу сверх необходимого. Оно также зависит от термической стойкости частей экструдера. Например, экструдер типа J-head имеет фторопластовую трубку внутри для направления пластиковой нити, которая может быть повреждена при нагреве до 240°C. Чтобы этого не случилось, укажем максимальное значение в 230 градусов для экструдера и 120°C для стола:

PID-регулировка температуры

Эту функцию рассмотрим позже, пока что её можно оставить как есть.

Защита от опасного выдавливания материала

Для того, чтобы исключить механическое повреждения нашего принтера отключим выдавливание материала когда он недостаточно нагрет (температура экструдера ниже температуры плавления материала):

Эту функцию при необходимости можно отключить командой M302 из вашей программы.

Слишком длительное выдавливание можно отключить опцией

Это полезно при необходимости быстрой отмены печати при ошибке.

Минимальная температура экструдера определяется строкой

Настройки механики

Концевые выключатели

Концевые выключатели — обычные выключатели (механические, впрочем можно использовать датчики оптического типа или на эффекте Холла), которые срабатывают при перемещении механизмов принтера в предельные точки и предотвращающие дальнейшее движение. Это позволяет защитить механизмы принтера от поломок и автоматически определять положение экструдера при начале работы.

Подтягивающие резисторы

Для простых схем подключения механических выключателей хорошим тоном считается использования подтягивающих резисторов (в случае если механический выключатель подключён между портом микроконтроллера и землей или питанием). К счастью, на плате Arduino (а точнее, на её микроконтроллере ATmega2560) подтягивающие резисторы уже имеются, и их достаточно включить командой

Прошивка Marin позволяет настраивать подтягивающие резисторы для каждой оси отдельно, благодаря чему можно использовать разные типы датчиков на разных осях. Просто раскомментируйте или закомментируйте нужную строку:

Инвертирование логики концевых выключателей

Некоторые концевые выключатели в нормальном (невключённом) состоянии имеют замкнутые контакты и размыкают их только при срабатывании. Такие выключатели обозначаются как NC (normally closed). Противоположный тип — нормально открытые выключатели (NO, normally open). В зависимости от типа наших выключателей настроим нашу прошивку, имея в виду что false обозначает NC, а trueNO:

Сколько концевых выключателей использовать — три или шесть?

Обычно принтеру достаточно знать начальную точку (позицию с нулевой координатой) по всем трём осям и не перемещать экструдер дальше указанного максимума, который мы можем ему указать в настройках. В таком случае мы можем установить на принтер только три концевых выключателя в нулевых точках всех трёх координат. Однако бывают случаи, например, при пропуске шагов шаговыми двигателями или непредвиденных сдвигах его механизмов, когда экструдер может стремиться выехать за пределы своё рабочей зоны. От таких ситуаций защитят дополнительные концевые выключатели, которые должны быть установлены в максимально допустимых координатах по всем осям.

должна быть раскомментирована если вы используете дополнительные концевики (на макс. координатах по осям), а строка

должна быть раскомментирована если установлены концевики для определения нулевой позиции экструдера.

Инверсия направления вращения шаговых двигателей

Существует только один способ определить правильность движения шагового двигателя в данной ситуации — попробовать его включить. Вы можете подождать до завершения процесса настройки принтера и позже вернуться к этому разделу если двигатели перемещают экструдер не в нужном направлении (например, при установке экструдера в нулевое положение).

Для проверки сделаем так:

  1. Установим экструдер в среднее положение по всем осям
  2. Приготовимся быстро выключить принтер
  3. Пошлём принтеру команду передвинуть экструдер по одной оси на десять миллиметров в сторону увеличения.
  4. Если экструдер движется по направлению в начальной координате, направление вращения шаговика по этой оси придётся инвертировать.
  5. Повторим шаги 3-4 для остальных осей.

Для проверки работы шагового двигателя на экструдере следует разогреть его до температуры плавления пластика или, если не хотите этого делать, извлеките пластиковую нить из экструдера, и включить экструдер на продавливание некоторого количества нити, например, 10 мм. Во время работы двигателя проверьте правильность его вращения.

Инвертировать вращения двигателя можно из нашего конфигурационного файла или просто перекоммутировав его обмотки. Оба способа равнозначны, но наш легче:

Для инвертированной оси значение устанавливаем в true, а для нормальной — false.

Направление движения в нулевую точку

Это направление движения экструдера когда вы нажимаете кнопку начальной координаты («home», «дом»)

Разрешение перемещаться после срабатывания концевых выключателей

Если вы используете оптические концевые выключатели, их можно установить посередине диапазона перемещения оси и разрешить принтеру двигаться дальше после срабатывания выключателя. Такая возможность имеет мало смысла и редко используется, но если вы хотите её использовать, установите значения в true для разрешения движения за пределы минимума координат:

Размеры рабочей области принтера

Здесь мы можем указать программе пределы перемещения экструдера. Лучше указать чуть меньшее перемещение чем допускается механикой, а позже, после проверки работы принтера, установить максимально возможные значения

Настройки движения

Количество осей

Здесь цифра «4» обозначает количество осей плюс количество экструдеров:

Скорость перемещения к началу координат («дому»)

Скорость перемещения экструдера к началу координат обозначается в мм/мин, для каждой оси отдельно. В других местах нашего файла настроек скорость перемещения указывается в мм/с, а ускорение — в мм/с 2

Число шагов шагового двигателя

Контроллер шагового двигателя получает от микроконтроллера платы Arduino команды на выполнение каждого шага. Контроллеру требуется знать не количество миллиметров, на которые мы двигаем экструдер или стол, а число шагов для этого. Давайте определим сколько шагов требуется для перемещения на один миллиметр:

— для зубчатых ремней:

число_шагов_на_мм = (число_шагов_двигателя_на_оборот * микрошаг_драйвера) / (шаг_ремня * число_зубьев_на_шкиве)
— для винтовых передач:

число_шагов_на_мм = (число_шагов_двигателя_на_оборот * микрошаг_драйвера) / шаг_винта

— для экструдера с прямым приводом:

число_шагов_на_мм = (число_шагов_двигателя_на_оборот * микрошаг_драйвера) / (диаметр_сопла * 3,1415)

— для экструдера с шестерёнчатой передачей:

число_шагов_на_мм = (число_шагов_двигателя_на_оборот * микрошаг_драйвера) *передаточное_число_зубчатой_передачи/ (диаметр_сопла * 3,1415)

В итоге должна получиться строка вида DEFAULT_AXIS_STEPS_PER_UNIT , например

Запись скетча в контроллер

После того как мы настроили нашу прошивку, сохраним её, нажав

Далее наш скетч можно проверить, нажав кнопку «Проверить»

Если в коде нет ошибок, появится сообщение «Компиляция завершена». Если ошибки есть, следует перепроверить наши изменения в файле Configuration.h и исправить опечатки.

Нажав «Загрузка», запишем новую прошивку в контроллер нашего 3D принтера:

Наш принтер готов к работе!

Последняя проверка — направление вращения шаговых двигателей, как мы писали выше. Для этого вам потребуется программа на компьютере, который подключён к 3D принтеру, например, Pronterface.

При помощи интерфейса программы можно проверить перемещение экструдера 3D принтера по осям и работ экструдера. Перед подачей команд перемещения следует установить экструдер в среднее положение по всем осям.

  1. Включите принтер
  2. Запустите программу Pronterface
  3. Подключитесь в программе к принтеру
  4. Приготовьтесь быстро отключить принтер
  5. Пошлите команду на перемещение по оси X на +10 мм
  6. Если экструдер движется в сторону уменьшения координаты, двигателю этой оси следует изменить направление вращения
  7. Повторите шаги 5-6 для остальных осей

Для двигателя экструдера проверка аналогична — нагрейте экструдер до температуры плавления нити и продавите несколько миллиметров материала.

Вариант 3: смена пусковой обмотки на рабочую, и наоборот

Организовать реверс однофазного мотора 220В теми способами, что описаны выше, можно только при условии, что из корпуса выходят отводки от обеих обмоток со всеми началами и концами: А, В, С и D. Но часто встречаются моторы, в которых производитель намеренно оставил снаружи только 3 контакта. Этим он обезопасил устройство от различных «самоделок». Но все же выход есть.

На рисунке выше изображена схема такого, «проблемного», мотора. У него выходят из корпуса только три провода. Они помечены коричневым, синим и фиолетовым цветами. Зеленая и красная линии, соответствующие концу В пусковой и началу С рабочей намотки, соединены между собой внутри. Доступ к ним без разборки двигателя мы получить не сможем. Поэтому изменить вращение ротора одним из первых двух вариантов не представляется возможным.

В этом случае поступают так:

  1. Снимают конденсатор с начального вывода А;
  2. Подсоединяют его к конечному выводу D;
  3. От проводов А и D, а также фазы, пускают отводки (можно сделать реверс с использованием ключа).

Посмотрите на рисунок выше. Теперь, если подключить фазу к отводку D, то ротор вращается в одну сторону. Если же фазный провод перекинуть на ветку A, то можно изменить направление вращения в противоположную сторону. Реверс можно осуществлять, вручную разъединяя и соединяя провода. Облегчить работу поможет использование ключа.

Важно! Последний вариант реверсивной схемы подключения асинхронного однофазного мотора неправильный. Его можно использовать, только если соблюдаются условия:

  • Длина пусковой и рабочей намоток одинакова;
  • Площадь их поперечного сечения соответствует друг другу;
  • Эти провода изготовлены из одного и того же материала.

Все эти величины влияют на сопротивление. Оно у обмоток должно быть постоянным. Если вдруг длина или толщина проводов отличаются друг от друга, то после того, как вы организуете реверс, окажется, что сопротивление рабочей намотки станет таким же, как было раньше у пусковой, и наоборот. Это может стать и причиной того, что мотор не сможет запуститься.

Внимание! Даже если длина, толщина и материал обмоток совпадают, работа при измененном направлении вращения ротора не должна быть продолжительной. Это чревато перегревом и выходом из строя двигателя. КПД при этом тоже оставляет желать лучшего.

Осуществить реверс асинхронного мотора 220В просто, если концы обмоток отводятся из корпуса наружу. Сложнее его организовать, когда выводов всего три. Рассмотренный нами третий способ реверсирования подходит только для кратковременного включения двигателя в сеть. Если работа с обратным вращением обещает быть продолжительной, то мы рекомендуем вскрыть коробку для переключения методами, описанными в 1 и 2 варианте: так безопасно для агрегата, и сохраняется КПД.

Рис. 1 Схема подключения двигателя однофазного асинхронного двигателя с пусковым конденсатором.

Возьмем за основу уже подключенный однофазный асинхронный двигатель, с направлением вращения по часовой стрелке (рис.1).

  • точками A, B условно обозначены начало и конец пусковой обмотки, для наглядности к этим точкам подключены провода коричневого и зеленого цвета соответственно.
  • точками С, В условно обозначены начало и конец рабочей обмотки, для наглядности к этим точкам подключены провода красного и синего цвета соответственно.
  • стрелками указано направление вращения ротора асинхронного двигателя

Задача.

Изменить направление вращения однофазный асинхронный двигатель в другую сторону – против часовой стрелки. Для этого достаточно переподключить одну из обмоток однофазного асинхронного двигателя – либо рабочую либо пусковую.

Вариант №1

Меняем направление вращения однофазного асинхронного двигателя, путем переподключения рабочей обмотки.

Рис.2 При таком подключении рабочей обмотки, относительно рис. 1, однофазный асинхронный двигатель будет вращаться в противоположную сторону.

Вариант №2

Меняем направление вращения однофазного асинхронного двигателя, путем переподключения пусковой обмотки.

Рис.3 При таком подключении пусковой обмотки, относительно рис. 1, однофазный асинхронный двигатель будет вращаться в противоположную сторону.

Важное замечание.

Такой способ изменить направление вращения однофазного асинхронного двигателя возможен только в том случае, если на двигателе имеется отдельные отводы пусковой и рабочей обмотки.

Рис.4 При таком подключении обмоток двигателя, реверс невозможен.

На рис. 4 изображен довольно распространенный вариант однофазного асинхронного двигателя, у которого концы обмоток В и С, зеленый и красный провод соответственно, соединены внутри корпуса. У такого двигателя три вывода, вместо четырех как на рис. 4 коричневый, фиолетовый, синий провод.

UPD 03/09/2014 Наконец то удалось проверить на практике, не очень правильный, но все же используемый метод смены направления вращения асинхронного двигателя. Для однофазного асинхронного двигателя, который имеет только три вывода, возможно заставить ротор вращаться в обратном направлении, достаточно поменять местами рабочую и пусковую обмотку. Принцип такого включения изображен на рис.5

Рис. Нестандартный реверс асинхронного двигателя

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector