Orice persoană care urmează să asambleze independent o mașină CNC va avea nevoie de un motor pas cu pas. Principalul lucru este să decideți în avans asupra domeniului de aplicare al dispozitivului. Cele mai mari eforturi și indicatori sunt necesare pentru prelucrarea metalelor neferoase, care este luată în considerare separat la alegerea unui motor pas cu pas pentru CNC.

Care sunt criteriile de alegere?

Trebuie amintit că, în comparație cu motoare convenționale, stepper-urile necesită mai mult scheme complexe pentru management. Și nu există atât de multe criterii.

1. Parametrul de inductanță.

Primul pas este determinarea rădăcinii pătrate a inductanței înfășurării. Rezultatul este apoi înmulțit cu 32. Valoarea obținută ca total este apoi necesară pentru a fi comparată cu tensiunea sursei de la care este alimentată driverul.

Aceste numere nu ar trebui să difere prea mult unele de altele. Motorul se va încălzi și va face prea mult zgomot dacă tensiunea de alimentare este de 30% sau mai mult decât valoarea obținută. Dacă este mai mică, atunci, pe măsură ce viteza crește, cuplul scade. Cu cât inductanța este mai mare, cu atât este mai ușor să mențineți un cuplu ridicat. Dar pentru aceasta trebuie să selectați un driver care are o tensiune de alimentare mare. Abia atunci motorul pas cu pas funcționează corect.

1. Un grafic al modului în care cuplul și viteza sunt legate între ele.

Acest lucru va face posibilă înțelegerea modului în care motorul, în principiu, îndeplinește cerințele și specificațiile tehnice.

1. Parametrii planului geometric.

• Cuplul de sincronizare static maxim.
• Moment de inerție pentru rotoare.
• Curentul din faza este nominal.
• Rezistența totală a fazelor de tip ohmic.

Despre tipurile de motoare

Pentru mașină, tipul de motoare pas cu pas utilizate este un parametru nu mai puțin important decât celelalte. Fiecare model este dotat cu propriile sale caracteristici.

1. Cele bipolare sunt cel mai adesea folosite împreună cu un CNC.

Principalul avantaj este abilitatea de a selecta cu ușurință un driver nou dacă cel vechi eșuează. La turații mici, rezistivitate ridicată rămâne.

1. Trei faze.

Ele sunt caracterizate prin viteza mare... Relevant dacă acestui parametru special i se acordă cea mai mare atenție în cazul unei alegeri.

1. Unipolar.

Acestea sunt mai multe tipuri de motoare bipolare, care diferă unele de altele și sunt selectate în funcție de conexiunea înfășurării.

Poate fi explorat modele gata făcute utilaje oferite de piata actuala. Datorită acestei abordări, alegerea este mult simplificată. Principalul lucru este că caracteristicile și dimensiunile sunt potrivite pentru proiectul creat.

Despre forțele de tăiere

Adesea, proprietarii cred că trebuie să împingă din greu, altfel nu va funcționa corect. Aceasta este o amăgire care nu este adevărată. Cel mai important lucru este modul în care utilizatorul setează corect parametrii fluxului de lucru.

Nu este necesar să folosiți formule speciale complexe pentru a înțelege cum să acționați corect. De asemenea, îl puteți verifica direct cu mâinile goale.

Despre rezonanța la frecvențe medii

Motoarele pas cu pas sunt asociate cu rezonanță puternică. De fapt, funcționează ca un pendul cu o greutate suspendată de un arc. Rolul sarcinii este îndeplinit de rotor, iar câmpul cu energie magnetică este îndeplinit de arc. Vibrațiile naturale au o frecvență determinată de doi indicatori:

1. Inerția rotorului.
2. Puterea curentului.

Rezonanța apare atunci când diferența dintre viteza și faza cuplului atinge 180 de grade. Aceasta înseamnă că există o corespondență între viteză și schimbările din câmpul magnetic. Mișcarea devine rapidă la poziționarea într-un nou pas. Cuplul scade deoarece cea mai mare parte a energiei este consumată pentru a depăși impulsul.

Despre codificatoare și drivere, conexiuni

Sunt necesare drivere speciale pentru a controla dispozitivul. Se conectează la porturile LTP ale calculatoare personale... Programul generează semnale, care sunt apoi recepționate de șoferi. După aceea, motorul primește anumite comenzi. Furnizarea de curent a înfășurărilor face posibilă organizarea funcționării întregului dispozitiv. Software-ul facilitează controlul:

• După dimensiunea motorului.
• Pentru viteze.
• Pe traiectorii.

Un șofer este o unitate responsabilă cu controlul întregului motor. Formarea semnalului de control are loc cu participarea unui controler special. Ceea ce implică conectarea simultană a patru fire ale unui motor pas cu pas la dispozitiv. Energia vine de la sursa de alimentare, negativă și pozitivă, și este conectată la motoare pentru lucrări ulterioare.

Curentul maxim al tensiunii necesare care ajunge la terminale este principalul factor pe baza căruia trebuie făcută o alegere. Curentul furnizat de driver poate fi de următoarele tipuri:

1. Acelasi lucru pe care il consuma si motorul.
2. Mai mare decât valoarea menționată anterior.

Parametrii doriti pentru tensiunea initiala sunt selectati folosind comutatoare speciale.

Motoarele pas cu pas pot avea ordine diferită conexiuni. De obicei depinde de câte fire este echipată unitatea. Este necesar să acordați atenție scopului dispozitivului. Există multe modele disponibile pe piață și aproape fiecare are propria versiune a circuitului plug-in. În interior sunt plasate până la 4-6 fire. Modulele bipolare sunt furnizate standard cu versiunile cu patru fire.

Fiecare două înfășurări vin cu două unități. Trebuie să utilizați un contor obișnuit pentru a evita greșelile. Motoarele cu șase fire diferă putere maxima... Aceasta înseamnă că fiecare înfășurare este însoțită de două fire și un robinet central. Astfel de dispozitive permit două tipuri de conexiuni:

1. Cu dispozitive bipolare.
2. Cu modele unipolare.

Dispozitivele de măsurare sunt, de asemenea, folosite pentru a separa firele. Dispozitivele unipolare presupun că sunt folosite toate cele șase fire. În cazul bipolarului, puteți lua un singur robinet central împreună cu fire, câte o înfășurare.

Ce altceva de luat în considerare?

Un fir obișnuit se numește robinet central. De asemenea, folosesc denumirile „central”, „mijloc”. Unele modele de motoare pas cu pas sunt echipate cu dispozitive similare. Fiecare înfășurare vine cu trei fire când vine vorba de versiuni unipolare. Două dintre ele organizează conexiunea la tranzistori. Robinetul central sau mijlocul merge direct la sursa de alimentare sau la tensiune.

Cele două fire laterale pot fi ignorate cu totul dacă tranzistoarele nu sunt planificate să fie utilizate.

Modelele cu cinci și șase fire sunt foarte asemănătoare între ele. Dar în interior, firele centrale sunt scoase într-un singur cablu comun, împreună cu restul componentelor. Înfășurările nu pot fi conectate între ele dacă nu există întreruperi. Cel mai bine este să conectați firul din mijloc la alți conductori. Atunci nu trebuie să vă faceți griji cu privire la eficacitatea și siguranța dispozitivului. Trebuie doar să luați piesele potrivite.

Concluzie

Ridica model potrivit motorul pentru mașină va fi mai ușor dacă studiați în prealabil principalele caracteristici, precum și ofertele de pe piața relevantă. Principalul lucru este să contactați furnizori care sunt de încredere. Cea mai mică căsătorie și eroare vor duce la eșecul pieselor foarte scumpe.

Motoarele pas cu pas pot fi găsite în dispozitivul auto tablouri de bord, imprimante, unități CD, scule electrice, în general - oriunde este necesară o precizie sporită de poziționare. Dar cel mai faimos SHD primit în mașini CNC.

Dar de ce acest mecanism este numit așa - " motor pas cu pas"? Pe scurt, este un motor sincron fără perii cu înfășurări multiple de fire. Electricitate este alimentat într-una dintre înfășurările statorului (elementul staționar) și astfel fixează rotorul (partea în mișcare) într-o anumită poziție. Apoi curentul curge într-o altă înfășurare și rotorul face o nouă mișcare. Această schimbare secvenţială a poziţiei se numeşte „pas”. Și datorită acestui principiu de funcționare, motorul pas cu pas și-a primit numele.

Dispozitiv și tipuri de motoare pas cu pas

Astăzi, există trei tipuri principale de motoare pas cu pas:

Trebuie remarcat faptul că micropasul este posibil numai în motoarele pas cu pas hibride. Fiecare micropas este efectuat prin intermediul unui control independent al înfășurării. Prin controlul raportului de curent, rotorul poate fi blocat chiar și în secțiunea intermediară dintre două trepte adiacente. Acest lucru îmbunătățește netezimea mișcării elementului în mișcare și permite o precizie optimă a poziționării. Numărul de pași în acest mod poate ajunge chiar și la 51.200 pe revoluție.

Mulți amatori își pun întrebarea: de ce se alege forma dințată a rotorului? Răspunsul este simplu: pentru a obține o dependență periodică a înfășurării statorului de poziția unghiulară a rotorului. Distanța dintre șanțuri este mult mai mare decât între dinți. Acest lucru permite o conductivitate magnetică mai mică a golurilor în raport cu conductivitatea dinților. În caz contrar, motorul pas cu pas pur și simplu nu ar putea funcționa. Evident, este totalitatea tuturor caracteristici de proiectare, precum și forma și compoziția elementelor, permit SD-ului să fie un mecanism cu drepturi depline, și nu doar o bucată de metal.

În plus, în funcție de tipul de înfășurări, SM se împarte în:

• bipolar... Au câte o înfășurare pentru fiecare fază. Schimbarea direcției câmpului magnetic în ele este asigurată prin inversarea șoferului - un semi-punt sau punte bipolar;
• unipolar... Un astfel de motor pas cu pas are, de asemenea, o înfășurare în fiecare dintre faze, dar, în același timp, se face un robinet din mijlocul oricărei înfășurări individuale. Astfel, direcția câmpului poate fi schimbată prin comutarea jumătății utilizate a înfășurării. Șoferul are nevoie doar de patru chei, deci este mai simplu decât un motor bipolar.

Caracteristicile motorului pas cu pas

V documentatie tehnica la motoarele pas cu pas, puteți găsi următoarea listă de caracteristici:

1. Cuplu sau cuplu... Se măsoară în kilogram-forță centimetri. Adesea, acestui element este atașat un grafic, care exprimă dependența cuplu din frecvenţa de rotaţie. Cu cât acest indicator este mai mare, cu atât motorul crește mai repede viteza atunci când este pornit.
2. Moment de reținere... Arată cât de greu poate bloca statorul rotorul atunci când motorul este pornit, dar nu funcționează. Adică este parametrul de cuplu la turație zero. Conform graficului, scade direct proporțional cu creșterea vitezei de rotație. Acest indicator este măsurat în uncii-pe-inch. Cuplul de mentinere in masura specificata de producator poate fi demonstrat de motor numai in regim static, cu conditia ca curent total servit în două faze deodată.
3. Cuplul de frânare... Aceasta este cantitatea de forță care împiedică rotorul să se rotească în absența alimentării cu curent. Adică, forța de blocare a rotorului atunci când este oprit. Se mai numește și momentul de reținere. În motoarele hibride pas cu pas, nu mai mult de o zecime din forță împiedică rotorul să se rotească atunci când curentul este complet furnizat. Această caracteristică măsurată în aceleași unități ca și momentul de reținere.
4. Tensiune nominală... Acest indicator depinde direct de inductanța înfășurărilor și vă permite să determinați tensiunea optimă care ar trebui să fie furnizată motorului. Cea mai bună tensiune potrivită pentru motorul dvs. pas cu pas este în intervalul de la 4 la 25 de valori față de valoarea nominală. Dacă depășiți curentul furnizat, motorul se va supraîncălzi, ducând la deteriorare. Și dacă tensiunea nu este suficientă, atunci pur și simplu nu va porni. Această caracteristică este indicată în Volți. Pentru a calcula puterea optimă a curentului, se utilizează o formulă specială U = 32 x√ L, unde L este inductanța înfășurării și U este valoarea dorită.
5. Separat, rezultatul testelor dielectrice, în timpul cărora a fost determinat tensiune maxima, la care înfășurarea poate rezista pentru o anumită perioadă de timp. Acest indicator determină puterea motorului, cât de bine poate rezista la suprasarcină.
6. Momentul de inerție al părții mobile a motorului... Determină viteza de accelerație a motorului pas cu pas. Această valoare este măsurată în grame-centimetri pătrați.
7. Numărul de pași pe rotație(se iau în considerare doar pașii completi, nu se iau în considerare jumătățile de valori). Cu cât sunt mai mulți pași, cu atât motorul este mai puternic și mai rapid.
8. Lungime și greutate... Aceasta se referă la lungimea corpului, excluzând arborele. Dar în parametrul „greutate” este indicată greutatea totală a produsului. Depinde de dimensiunea și greutatea în ce condiții poate fi folosit motorul. În unele cazuri, aveți nevoie motor compact, în timp ce în altele, doar cel mai mare și mai puternic va face.

Să luăm ca exemplu un motor pas cu pas Nema. Motor PL57H41, ceea ce înseamnă lățime-înălțime (diametru) pe o flanșă pătrată 57mm - PL57. Lungime motor fara ax 41mm - H41. Cuplul, menținerea și alte momente ale motorului depind mai mult de diametru decât de lungimea motorului.

Specificații PL57H110

Specificații PL86H113

Conexiune, drivere și codificatoare

De regulă, motoarele pas cu pas sunt controlate prin intermediul driverelor speciale conectate la portul LTP al computerului. Driverul primește semnalele generate de program și le transformă în comenzi către motor, transmise prin alimentarea cu curent înfășurărilor. Software-ul poate ajusta traiectoria, magnitudinea, viteza și magnitudinea mișcării.

Driverul este o unitate de control a motorului pas cu pas. La mașinile CNC, semnalele de control sunt generate pe controlerele CNC, prin urmare, 4 ieșiri ale unui motor pas cu pas, fire de control de la controlerul CNC (de obicei 4 fire) și puterea + și - de la sursa de alimentare sunt conectate la driver. Semnalele de la controler ajung la șofer, unde controlează deja comutarea tastelor circuit de putere tensiunea de alimentare care vine de la sursa prin aceste chei către motor.

Driverul trebuie selectat în funcție de curentul maxim de ieșire tensiunea necesară la bornele pentru înfăşurările motorului. Curentul furnizat de șofer trebuie să fie fie același cu cel pe care îl va consuma motorul, fie mai mare. Șoferul are întrerupătoare cu care puteți seta parametrii de tensiune de ieșire doriti și nu arde motorul.

Ordinea conectării unui motor pas cu pas la un circuit comun depinde de câte fire sunt în unitate și de cât de exact doriți să utilizați motorul pas cu pas. Există o mulțime de modele și fiecare dintre ele are propria sa diagramă de conectare. Numărul de fire din motor poate varia de la patru la șase. Motoarele cu patru fire sunt utilizate exclusiv cu angrenaje bipolare.

Fiecare două înfășurări au două fire. Pentru a determina perechile necesare și relația dintre ele, veți avea nevoie de un metru. Cele mai puternice sunt motoarele cu șase fire. Au un robinet central și două fire pentru fiecare înfășurare individuală. Un astfel de motor pas cu pas poate fi conectat atât la dispozitive bipolare, cât și la dispozitive unipolare. Veți avea nevoie de un special Aparat de măsură pentru a separa firele. Pentru dispozitivele unipolare, utilizați toate cele șase fire. Pentru bipolar, un robinet central și un fir pentru o înfășurare sunt suficiente.

Center-tap este un fir obișnuit, care se mai numește și „mijloc” sau „centru”. Se găsește în unele tipuri de motoare pas cu pas. V motoare unipolare există trei fire pentru fiecare înfășurare. Două dintre ele sunt proiectate pentru a fi conectate la tranzistori. Iar cel din mijloc, adică macaraua centrală, trebuie conectat la o sursă de tensiune. Adică, dacă nu aveți nevoie să conectați tranzistori, puteți ignora pur și simplu cele două fire laterale.

Motoarele pas cu cinci fire sunt similare cu cele cu șase fire, cu toate acestea, în ele, firele centrale sunt aduse într-un singur cablu comun, împreună cu restul. Fără pauze, nu veți putea separa înfășurările între ele. Cel mai bine este să localizați firul din mijloc și să-l conectați la alți conductori - aceasta va fi o opțiune eficientă și mai puțin periculoasă.

Codificatoarele sunt adesea folosite cu motoarele pas cu pas. Sunt pur și simplu senzori a căror sarcină este să trimită semnale către software. Mulți experți cred că, în majoritatea cazurilor, combinarea unui motor pas cu pas cu codificatoare nu are sens și este o risipă ineficientă de bani. Dar dacă există o dependență neliniară a mișcării de numărul de pași, atunci când este necesară construirea celei de-a cincea coordonate, codificatorul va fi de neînlocuit. Vă va ajuta să urmăriți mai ușor unghiurile de rotație a mesei, economisind timp prin eliminarea necesității unor metode mai complexe.

Aplicații, argumente pro și contra

SD sunt larg răspândite în special în industriile de înaltă tehnologie și grele. Datorită faptului că sunt foarte ieftine și sunt aranjate destul de simplu, cererea pentru ele nu se estompează nici măcar în secolul al XXI-lea. Le puteți găsi adesea în mașini CNC, echipamente robotizate, pe dispozitive de automatizare (alimentare, dozare, mecanisme automate de sudare și asamblare etc.).

Motoarele pas cu pas sunt deosebit de populare în proiectarea meselor de coordonare și a mașinilor CNC. Datorita costului scazut al software-ului necesar functionarii acestora, motoarele pas cu pas sunt indispensabile in sectorul manufacturier, in panourile de control, sarcinile de programare si setare, precum si in alte elemente ale mecanismelor.

Motoarele pas cu pas sunt adesea folosite în elementele periferice ale computerelor, preselor și instrumentelor de tipar, mașinilor de frezat și mașinilor de desenat, sistemelor de monitorizare și control, perforatoarelor și cititoarelor de bandă.

Servomotoarele concurează în popularitate cu motoarele pas cu pas, care pot îndeplini funcții similare în aceleași condiții ca și motoarele pas cu pas.

Avantajele motoarelor pas cu pas față de servomotoarele:

1. Ele funcționează corect sub o gamă largă de sarcini.
2. Unghi de rotație fix, dimensiuni motor standardizate.
3. Cost scăzut.
4. Ușurință de instalare și utilizare, fiabilitate, durabilitate.
5. Daca si turații mari motorul nu arde, dar sare peste pași.

Principalele dezavantaje ale motoarelor pas cu pas în comparație cu servomotoarele:

1. Eficiență scăzută. Consum mare energie indiferent de sarcină.
2. O scădere bruscă a cuplului odată cu creșterea vitezei.
3. Cu această dimensiune și greutate, puterea este mai mică decât se aștepta.
4. Motorul se încălzește foarte mult în timpul funcționării.
5. Nivel ridicat de zgomot la frecvențe înalte și medii.

Am scris recent că am avut un mare durere de cap sub forma nevoii de a alege noi motoare pas cu pas pentru tine. Pe vremuri, când iarba era mai verde... Ei bine, în general, mi-am cumpărat un set de motoare, care zăcea deocamdată. Le-am cumparat mai ales fara sa ma deranjez si fara sa-mi dau seama cum sa le aleg si pe ce sa dorm. Nu repeta greșelile mele, studiază întrebarea. Mai jos voi descrie în detaliu ceea ce am putut învăța de atunci despre motoarele pas cu pas și, în special, despre cum să abordez în mod competent problema aleasă de ei.

Dar mai întâi, pentru a înțelege mai bine întrebarea - să ne dăm seama - "ce este un motor pas cu pas?"

Un motor pas cu pas este un motor sincron fără perii cu înfășurări multiple în care un curent aplicat uneia dintre înfășurările statorului determină blocarea rotorului. Activarea secvențială a înfășurărilor motorului determină mișcări unghiulare (trepte) discrete ale rotorului.

Motorul pas cu pas nu este proiectat în primul rând să se rotească și să transmită cuplul său la actuator. Trebuie să ofere o precizie ridicată de poziționare și un cuplu de menținere suficient.

Cuplul de menținere este cât de mult va rezista motorul, atunci când este alimentat cu curent nominal, încercărilor de a-l porni. Dacă motorului este aplicat un curent egal cu curentul nominal, acesta asigură cuplul maxim de menținere.

Unghiul de virare este unghiul de virare pe care motorul îl rotește într-un singur pas (cine s-ar fi gândit?). Prin urmare, uneori, se numește pur și simplu un pas și nu este îngrijorat. Și eroarea de pas este abaterea maximă de la unghiul de rotație specificat în procente.

Și aici puteți pune întrebarea - "dar ce rămâne cu tensiunea?" Tensiunea nu joacă un rol deosebit, deoarece este controlat de un driver de motor pas cu pas pentru a menține curentul necesar. Dar știi când să te oprești. 3V - 5V este suficient, 3,4V este probabil corect.

Există, de asemenea, un astfel de parametru precum numărul de faze. Ei bine, dacă pur și simplu, atunci acesta este câți pini / fire ies din motor. La un nivel bun, avem nevoie de o imprimantă pentru motoare bipolare cu 4 faze (fire). Dar sunt și 6 și chiar 8. Acestea din urmă sunt exotice în zona noastră (bine, cel puțin nu le-am ținut niciodată în mâini). Dar cele cu 6 fire - alea se gasesc. Pentru a spune simplu, acesta este același ca cu 4, dar există un robinet central pe ambele înfășurări. Mai clar, te poți uita la ilustrație, pe care sincer am furat-o undeva.

Dar nu am spus niciodată ce să iau? Dacă există 4-lead, ia-o, dacă nu, nu te supăra și ia-o 6-lead. Dar este mai bine să luați un 4-lead (mai puține bătăi de cap). Apropo, în imagine un motor cu 8 pini este prezentat într-un mod când are perechi de înfășurări conectate în paralel.

12

Acasă CNC. Partea 1. Driver de motor pas cu pas pentru mini mașină CNC

Când proiectam o altă mașină CNC, sau pur și simplu o mașină de frezat și găurit cu 3 axe pentru plăci de circuite imprimate și lucrări de frezare mici, am avut o dorință iremediabilă de a pune totul „la rafturi”.
Mulți vor spune că subiectul nu este nou, sunt multe proiecte, multe soluții tehnice și software. Dar, plutind în această mare de informații, am încercat să scot toată „apa” și să obțin „reziduul uscat”.
Asta a iesit din asta...

Sarcina de a construi o mașină-uneltă se rezumă de obicei la trei sarcini secundare - mecanică, electronică, software... Aparent, va trebui să scrieți și trei articole.
Din moment ce mai avem o revistă de electronică practică, voi începe cu electronică și puțin cu mecanică!

Unitatea de antrenare

motor (motor)

Cu un motor "normal" fara părere nu va funcționa în niciun fel. Fără a intra în detalii, circuitul de control al motorului trebuie să „știe” în ce unghi s-a întors axa. Puteți, desigur, să puneți o cutie de viteze - vom pierde din viteză și încă nu avem nicio garanție, niciun feedback! Un senzor pentru unghiul de virare este instalat pe osie. Această soluție este fiabilă, dar costisitoare.

O alternativă este un motor pas cu pas (citiți-l singur cum funcționează). Putem presupune că într-o singură „comandă” își va întoarce axa cu un anumit grad, de obicei 1,8 sau 0,9 grade (precizia nu este de obicei mai slabă de 5%) - exact ceea ce aveți nevoie. Dezavantajul acestei soluții este că sub sarcină mare motorul va sări peste comenzi - „pași” și se poate opri cu totul. Problema este decisă de instalare cu bună știință motor puternic... Majoritatea mașinilor-unelte amatoare sunt fabricate pe motoare pas cu pas.

Alegerea unui motor pas cu pas

Cerințe contradictorii. Curentul scăzut înseamnă rezistență ridicată, ceea ce înseamnă multe spire ale firului de înfășurare a motorului, ceea ce înseamnă inductanță ridicată. Iar marele moment este curent mareși multe ture. Alegem în favoarea curent mai mareși mai puțină inductanță. Și momentul trebuie ales în funcție de sarcină, dar mai multe despre asta mai târziu.

Caracteristicile unor motoare sunt prezentate în tabel:

Driver de motor pas cu pas

Cea mai simplă soluție este o sursă de curent dat și două perechi de comutatoare cu tranzistori pentru fiecare înfășurare. Și patru diode de protecție. Și un circuit logic pentru a schimba direcția. Și ... O astfel de soluție se face de obicei pe microcircuitul ULN2003A pentru motoare cu curent scăzut, are multe dezavantaje, nu mă voi opri asupra lor.

O alternativă - microcircuite specializate „toate într-unul” - cu logică, tranzistori și diode de protecție în interior (sau în exterior). Și, de asemenea, astfel de microcircuite controlează curentul înfășurărilor și îl reglează folosind PWM și pot implementa, de asemenea, modul „jumătate de pas”, și unele moduri de pas de 1/4 și pas de 1/8 etc. Aceste moduri pot îmbunătăți poziționarea precizie, îmbunătățește netezimea mișcării și reduce rezonanța. De obicei, modul „jumătate de pas” este suficient, ceea ce va crește precizia teoretică a poziționării liniare (în exemplul meu, până la 0,005 mm).

Ce se află în interiorul IC al driverului motorului pas cu pas? Unitate logică și de control, surse de alimentare, PWM cu circuite pentru formarea momentului și a timpului comutării înfășurărilor, comutatoare de ieșire pe tranzistoare cu efect de câmp, comparatoare de feedback - curentul este controlat de căderea de tensiune între rezistențele (Rs) din înfășurare circuit de putere. Curentul motorului este stabilit de tensiunea de referință.

Pentru a implementa aceste funcții, există și alte soluții de circuit, de exemplu, folosind microcontrolere PIC sau ATMEGA (din nou cu tranzistoare externe și diode de protecție). După părerea mea, nu au un avantaj semnificativ față de microcircuite „ready-made” și nu le voi folosi în acest proiect.

O bogăție de alegere

Gata - cele mai comune și mai ieftine drivere de pe microcircuite Allegro A4988 (până la 2A), Texas Instruments DRV8825 (până la 2,5A).
Deoarece modulele au fost dezvoltate inițial pentru a fi utilizate în imprimante 3D, cum ar fi Rep-rap din proiectul Arduino, nu sunt module complete (de exemplu, au nevoie și de putere logică (+ 5V), care este alimentată de la așa-numita rampă ( Rampă).

Există și soluții pentru DRV8811 (până la 1,9 A), A3982 (până la 2 A), A3977 (până la 2,5 A), DRV8818 (până la 2,5 A), DRV8825 (până la 2,5 A), Toshiba TB6560 (până la 3 A). ) si altii.

Întrucât sunt interesat să fac eu ceva, plus posibilitatea de a „gusta” microcircuitele Allegro A3982 și A3977, am decis să-mi fac și eu câteva drivere.

Soluții gata făcute nu ne-a plăcut la A4988, în primul rând, din cauza miniaturizării dimensiunilor PCB-ului în detrimentul răcirii bune. Rezistența tipică a tranzistoarelor deschise din A4388 la un curent de 1,5A 0,32 + 0,43 Ohm, plus un rezistor de „măsurare” de 0,1-0,22 Ohm - se dovedește aproximativ 0,85 Ohm. Și există două astfel de canale și, deși funcționează impulsiv, trebuie disipați 2-3 wați de căldură. Ei bine, nu cred într-o placă multistrat și un radiator mic - fișa de date conține o placă mult mai mare.

Faceți cablurile motorului scurt și instalați driverul aproape de motor. Sunt 2 solutii tehniceîn inginerie audio: un cablu de semnal lung la amplificator + fire scurte la sistem de boxe, sau un cablu de semnal scurt la amplificator + fire lungi și un sistem de difuzoare. Ambele soluții au avantajele și dezavantajele lor. Cu motoare - la fel. Am ales fire de control lungi și fire scurte de motor.

Semnale de control - „pas”, „direcție” (dir), „activare”, indicarea stării semnalelor de control. Unele circuite nu folosesc semnalul „Activare”, dar acest lucru va încălzi în mod inutil atât CI, cât și motorul în modul inactiv.

O sursă de alimentare de 12-24 volți, alimentare logică (+ 5V) - pe placă. Dimensiunile placii sunt suficiente pentru racire buna, imprimare față-verso cu o suprafață mare de „cupru”, capacitatea de a lipi un radiator pe microcircuit (folosit pentru a răci memoria plăcilor video).

Driver de motor pas cu pas pe microcircuitul Allegro A3982

Driver de motor pas cu pas pe microcircuitul Allegro A3977

Schemă și prototip

Placă de circuit imprimat

Motoarele pas cu pas sunt dispozitive fără perii. Sunt realizate cu mai multe înfășurări. Parametrii principali ai dispozitivelor sunt tensiunea de prag și numărul de poli. De asemenea, modelele diferă în ceea ce privește rezistența înfășurării. Versiunile monofazate sunt fabricate cu statori cu angrenaje. Cei mai des utilizați magneți sunt de tip cilindric.

Pentru CNC, motoarele pas cu pas sunt ideale. Cu toate acestea, în acest caz, foarte mult depinde de echipament. În special, modificările sunt instalate pe imprimante, mașini-unelte și tăietoare cu laser. Ele pot fi găsite și pe unități. Cu toate acestea, acest lucru se aplică numai configurațiilor liniare. Un motor pas cu pas de calitate medie costă în jur de 4500 de ruble.

Cum să alegi un motor?

Cum să alegi pentru mașina CNC? În primul rând, ar trebui să decideți asupra tipului de modificare. Dacă luăm în considerare opțiunile pentru mașini, atunci modelele în două faze sunt adesea folosite pe ele. Miezurile lor magnetice sunt instalate cu o conductivitate bună a curentului. Rotoarele sunt utilizate direct din oțel. Cupele statorice sunt realizate cu un pervaz.

În acest caz, înfășurările sunt utilizate dintr-un material moale magnetic. Statoarele din dispozitivele prezentate sunt utilizate cu dinții. Rata de retenție trebuie să fie de cel puțin 3 kg/cm. Parametrul rezistenței înfășurării depinde de tipul de CNC. Dacă vorbim despre modificări cu un controler, atunci indicatorul de mai sus trebuie să fie egal cu 7 ohmi.

Dispozitive pentru mașini-unelte

Cum să alegeți pentru Dacă luăm în considerare un model de frezare convențional, atunci în primul rând este important să acordăm atenție tipului de arbore. În medie, se instalează cu un diametru de 5 mm. În acest caz, statorul trebuie să fie deasupra rotorului în cupă, iar curentul înfășurării în sine trebuie să fie de 2 A. Pentru o funcționare mai stabilă a motorului, se folosesc circuite magnetice cu conductivitate ridicată.

De asemenea, înainte de a cumpăra, ar trebui să evaluați inductanța înfășurării. Parametrul specificat pentru motoare fluctuează în jurul valorii de 6 mH. În acest caz, driverele pentru dispozitive trebuie să fie de tip bipolar. În medie, un motor pas cu pas pentru o mașină CNC costă aproximativ 3 mii de ruble.

Modele de drive

Cum să alegi un motor pas cu pas pentru o unitate CNC? În acest caz, mulți consumatori preferă modificări în două faze. Statoarele lor sunt cel mai adesea dintate. După tipul de rotor, modelele sunt destul de diferite. Ele sunt adesea fabricate din oțel de încărcare. Diametrul mediu al arborelui este de 5,5 mm. Modelele de actionare au un unghi de pas de 1,2 grade. Curentul de înfășurare în acest caz ar trebui să fie de cel puțin 3 A. Dacă luăm în considerare modificările monofazate, atunci driverul pentru motoare este potrivit pentru un tip unipolar.

Rezistența înfășurării fluctuează în medie în jurul valorii de 5 ohmi. De asemenea, este important să acordați atenție tensiunii de prag a motoarelor. Acest parametru, de regulă, nu depășește 6 V. Cu toate acestea, există modele mai puternice pe piață. Inductanța maximă a înfășurării lor este de 10 mH. În acest caz, indicatorul de suprasarcină curent este la nivelul de 4 A. Un motor pas cu pas de înaltă calitate pentru unitate va costa aproximativ 4500 de ruble.

Motoare de imprimantă

Alegerea unui motor pas cu pas pentru o imprimantă CNC se face doar printre modificările trifazate. Este mai convenabil să alegeți statoarele tip dinţat... Miezurile magnetice trebuie să aibă o conductivitate mare a curentului. Datorită lor, motorul va crește fără probleme. Dacă vorbim de parametri, atunci momentul de reținere al modificărilor pentru imprimante este în medie de 4 kg/cm. Tensiunea de prag în sine fluctuează în jurul valorii de 10 V.

Inductanța minimă a înfășurării trebuie să fie de 8,5 mH. Unghiul de pas al dispozitivului ar trebui să fie la nivelul de 1,3 grade. Magneții din modificările prezentate sunt adesea folosiți ca magneți permanenți și au formă cilindrică. dispozitivele depinde de tipul de rotor. Pentru șoferii unipolari, modelele de pe piață sunt destul de rare. Cumpără motor bun pentru o imprimantă, utilizatorul este capabil la un preț de 3 mii de ruble.

Modificări la tăietorul cu laser

Cum să alegi un motor pentru Mulți experți în această situație preferă modelele de 10 V. Cel mai adesea sunt realizate cu statori de tip angrenaj. Conductorii lor magnetici au o conductivitate destul de mare. Rotoarele direct în motoare sunt amplasate în boluri speciale. Modificările bipolare sunt rare pe piață.

În medie, unghiul de pas pentru modele nu depășește 2 grade. Sarcina maximă de curent a dispozitivului este menținută la un nivel de 5 A. Inductanța maximă a înfășurării depinde de numărul de pași pe rotație. Diametrul arborelui motorului trebuie să fie de 5,5 mm. La zi aparate de calitate pentru tăietorii se vând la un preț de 4 mii de ruble.

Modificări monofazate

Modelele monofazate sunt cele mai potrivite pentru unghiul lor mediu de pas de 2,5 grade. Inductanța maximă a dispozitivului este menținută la 7 mH. În ceea ce privește numărul de pași pe revoluție, modelele sunt destul de diferite. Există multe modificări de 5 și 10 V pe piață. Raport au cam 1:54.

Versiunile cu doi poli sunt capabile să aibă o conductivitate ridicată a curentului. Rotoarele sunt instalate cel mai adesea din oțel de încărcare. Cupele pentru ei sunt realizate cu proeminențe de diferite lungimi. Puteți cumpăra un set de motoare pas cu pas CNC de 5 V în magazine pentru 4500 de ruble.

Dispozitive cu două faze

Motorul cu două faze funcționează bine pentru imprimante. Din punct de vedere al puterii, modelele sunt destul de diferite. Modificările pentru driverele unipolare se remarcă prin conductivitate crescută a curentului. Indicatorul lor de tensiune de prag este în medie de 5 V. Rotorul este de obicei situat în cupă. Arborele modelelor sunt instalate cu un diametru de 5 mm. Unghiul de pas în configurațiile prezentate nu depășește 2 grade.

Curentul înfășurării în acest caz este de 4,5 A. Direct momentul de reținere al motorului depinde de circuitul magnetic. Dacă luăm în considerare modelele cu înfășurare de înaltă tensiune, atunci acest parametru este în medie de 3 kg / cm. Raportul de transmisie al dispozitivelor nu depășește 1:60. Rezistența înfășurării este în medie de 8 ohmi. Pe stator în modificările prezentate, sunt prevăzute patru ieșiri pentru conectare. Controlerul motorului pas cu pas pentru CNC se găsește doar de tip bipolar. O modificare bună în două faze costă aproximativ 5 mii de ruble.

Modele trifazate

Motorul trifazat este adesea folosit pentru acționări liniare. Indicatorul său de tensiune de prag fluctuează în jurul valorii de 5 V. Modificări ale statoarelor cu angrenaje apar destul de des pe piață. Miezurile magnetice ale acestor modele au un indicator al conductivității curentului la nivelul de 6 microni. Rotoarele sunt de obicei fabricate din oțel de încărcare. Unghiul de pas al modelelor nu depășește 2,4 grade. Momentul de reținere în acest caz depinde de conductivitatea circuitului magnetic. În medie, acest parametru fluctuează în jurul valorii de 4 kg/cm.

Raportul de transmisie al modelelor este de 1:63. În ceea ce privește parametrul de rezistență al înfășurărilor, dispozitivele sunt foarte diferite. Inductanța minimă a motoarelor este de 8,5 mH. Sunt fabricate dispozitive cu patru și șase ieșiri. Puteți cumpăra o modificare în trei faze de pe piață pentru doar 5 mii de ruble.

Motoare cu driver ULN2003

Motor pas cu pas pentru CNC de acest tip folosit pentru rotorul său este fabricat din oțel de sarcină. Cupa rotorului în sine este realizată cu o proiecție mare. Circuitul magnetic este instalat cu o conductivitate de curent de 4 microni. Statorul din dispozitiv este de tip angrenaj, iar pe acesta este prevăzută o înfășurare de joasă tensiune. Unghiul de pas în acest caz este de 2,3 grade. Există multe modificări de tip bifazic pe piață. Indicele lor de rezistență la înfășurare nu depășește 8 ohmi. Parametrul minim de inductanță este de 10 mH. Puteți cumpăra un model de acest tip pentru 3500 de ruble.

Modificări de 5V

Motorul pas cu pas CNC de 5V poate fi fabricat cu driver unipolar și bipolar. În dispozitive sunt utilizate diverse circuite magnetice. Indicele lor de conductivitate curent este în medie de 5,5 microni. Cupele statorice sunt cel mai adesea realizate cu proeminențe. Astfel, arborele preia viteza lin. Unghiul de pas al modelelor nu depășește în medie 1,2 grade.

Curentul limitator al infasurarii dispozitivului se mentine la un nivel de 6 A. Indicele momentului de retinere al motoarelor este in medie de 2 kg/cm. În acest caz, inductanța minimă a înfășurării nu depășește 6 mH. Există un motor pas cu pas bun pentru CNC pentru 5 în regiunea de 4200 de ruble.

motoare 10V

Un motor pas cu pas CNC de 10V este adesea selectat pentru imprimantele care funcționează cu drivere unipolare. În acest caz, există patru pini în dispozitive. Conductivitatea curentului continuu fluctuează în jurul a 6 microni. Unghiul maxim de pas în dispozitive este de 2,5 grade. Inductanța înfășurării este de cel puțin 8 mH.

De asemenea, trebuie remarcat faptul că configurațiile prezentate pot fi aplicate pentru a lucra cu actuatoare liniare. Statoarele din dispozitive sunt de tip cupă. Doar magneții permanenți sunt potriviți. Au formă cilindrică. Cuplul de menținere al motoarelor la 10 V este în medie de 4,5 kg/cm. Cumpărare model bun pentru o imprimantă în magazine specializate la un preț de 5 mii de ruble.