Çdo person që do të montojë në mënyrë të pavarur një makinë CNC do të ketë nevojë për një motor stepper. Gjëja kryesore është të vendosni paraprakisht për qëllimin e pajisjes. Përpjekjet dhe treguesit më të mëdhenj kërkohen për përpunimin e metaleve me ngjyra, gjë që merret parasysh veçmas kur zgjedh një motor stepper për CNC.

Cilat janë kriteret për të zgjedhur?

Duhet mbajtur mend se, në krahasim me motorët konvencionalë, stepperët kërkojnë më shumë skema komplekse për menaxhim. Dhe nuk ka aq shumë kritere.

1. Parametri i induktivitetit.

Hapi i parë është përcaktimi i rrënjës katrore të induktivitetit të mbështjelljes. Më pas rezultati shumëzohet me 32. Vlera e përftuar si total kërkohet më pas të krahasohet me tensionin e burimit nga i cili energjia furnizohet me drejtuesin.

Këta numra nuk duhet të ndryshojnë shumë nga njëri-tjetri. Motori do të nxehet dhe do të bëjë shumë zhurmë nëse voltazhi i furnizimit është 30% ose më shumë se vlera e marrë. Nëse është më pak, atëherë, me rritjen e shpejtësisë, çift rrotullimi zvogëlohet. Sa më i lartë të jetë induktiviteti, aq më e lehtë është të ruhet një çift rrotullues i lartë. Por për këtë ju duhet të zgjidhni një drejtues që ka një tension të lartë furnizimi. Vetëm atëherë motori hapës funksionon siç duhet.

1. Një grafik se si çift rrotullimi dhe shpejtësia janë të lidhura me njëra-tjetrën.

Kjo do të bëjë të mundur për të kuptuar se si motori, në parim, plotëson kërkesat dhe specifikimet teknike.

1. Parametrat e planit gjeometrik.

• Çift rrotullues maksimal statik sinkronizues.
• Momenti i inercisë për rotorët.
• Rryma brenda fazës është nominale.
• Rezistenca totale e fazave të tipit omik.

Rreth llojeve të motorëve

Për makinën, lloji i motorëve stepper të përdorur është një parametër jo më pak i rëndësishëm se të tjerët. Secili model është i pajisur me karakteristikat e veta.

1. Ato bipolare përdoren më shpesh në lidhje me një CNC.

Avantazhi kryesor është aftësia për të zgjedhur me lehtësi një drejtues të ri nëse i vjetri dështon. Në rrotullime të ulëta, rezistenca e lartë mbetet.

1. trefazore.

Ato karakterizohen nga shpejtësi e lartë... E rëndësishme nëse këtij parametri të veçantë i kushtohet vëmendja më e madhe në rastin e një zgjedhjeje.

1. unipolare.

Këto janë disa lloje të motorëve bipolarë, të cilët ndryshojnë nga njëri-tjetri dhe zgjidhen në varësi të lidhjes së mbështjelljes.

Mund të eksplorohet modele të gatshme makineritë e ofruara nga tregu aktual. Falë kësaj qasjeje, zgjedhja është thjeshtuar shumë. Gjëja kryesore është që karakteristikat dhe dimensionet të jenë të përshtatshme për projektin që krijohet.

Rreth forcave prerëse

Shpesh pronarët mendojnë se duhet të shtyjnë fort, përndryshe nuk do të funksionojë siç duhet. Ky është një mashtrim që nuk është i vërtetë. Gjëja më e rëndësishme është se si përdoruesi i vendos saktë parametrat e rrjedhës së punës.

Nuk është e nevojshme të përdorni formula komplekse speciale për të kuptuar se si të veproni saktë. Ju gjithashtu mund ta kontrolloni atë drejtpërdrejt me duart tuaja të zhveshura.

Rreth rezonancës në frekuenca të mesme

Motorët stepper shoqërohen me rezonancë të fortë. Në fakt, ata punojnë si një lavjerrës me një peshë të varur nga një susta. Roli i ngarkesës kryhet nga rotori, dhe fusha me energji magnetike kryhet nga susta. Dridhjet natyrore kanë një frekuencë të përcaktuar nga dy tregues:

1. Inercia e rotorit.
2. Forca aktuale.

Rezonanca shfaqet kur diferenca midis shpejtësisë dhe fazës së çift rrotullues arrin 180 gradë. Kjo do të thotë se ekziston një korrespondencë midis shpejtësisë dhe ndryshimeve brenda fushës magnetike. Lëvizja bëhet e shpejtë kur pozicionohet në një hap të ri. Çift rrotullues bie sepse pjesa më e madhe e energjisë konsumohet për të kapërcyer momentin.

Rreth koduesve dhe drejtuesve, lidhjeve

Për të kontrolluar pajisjen nevojiten drejtues të veçantë. Ata lidhen me portet LTP të kompjuterët personalë... Programi gjeneron sinjale, të cilat më pas merren nga drejtuesit. Pas kësaj, motori merr komanda të caktuara. Furnizimi me rrymë në mbështjelljet bën të mundur organizimin e funksionimit të të gjithë pajisjes. Softueri e bën më të lehtë kontrollin:

• Sipas madhësisë së motorit.
• Për shpejtësi.
• Në trajektore.

Drejtuesi është një njësi përgjegjëse për kontrollin e të gjithë motorit. Formimi i sinjalit të kontrollit ndodh me pjesëmarrjen e një kontrolluesi të veçantë. Që përfshin lidhjen e katër prizave të një motori hapës me pajisjen menjëherë. Energjia vjen nga furnizimi me energji elektrike, negative dhe pozitive, dhe lidhet me motorët për punë të mëtejshme.

Rryma maksimale e tensionit të kërkuar që shkon në terminale është faktori kryesor mbi bazën e të cilit duhet bërë një zgjedhje. Rryma e dhënë nga drejtuesi mund të jetë e llojeve të mëposhtme:

1. E njëjta gjë që konsumon motori.
2. Më e lartë se vlera e përmendur më parë.

Parametrat e dëshiruar për tensionin fillestar zgjidhen duke përdorur ndërprerës të veçantë.

Motorët stepper mund të kenë renditje të ndryshme lidhjet. Zakonisht varet nga sa tela është i pajisur disku. Është e nevojshme t'i kushtohet vëmendje qëllimit të pajisjes. Ka shumë modele të disponueshme në treg, dhe pothuajse secili ka versionin e vet të qarkut plug-in. Brenda vendosen deri në 4-6 tela. Modulet bipolare furnizohen si standard me versionet me katër tela.

Çdo dy mbështjellje vijnë me dy disqe. Ju duhet të përdorni një matës të rregullt për të shmangur gabimet. Motorët me gjashtë tela ndryshojnë fuqi maksimale... Kjo do të thotë që çdo mbështjellje shoqërohet nga dy tela dhe një rubinet qendror. Pajisjet e tilla lejojnë dy lloje lidhjesh:

1. Me pajisje bipolare.
2. Me modele unipolare.

Pajisjet matëse përdoren gjithashtu për të ndarë telat. Pajisjet unipolare supozojnë se përdoren të gjashtë telat. Në rastin e bipolarit, ju mund të merrni vetëm një trokitje të lehtë qendrore së bashku me telat një dredha-dredha në të njëjtën kohë.

Çfarë tjetër duhet marrë parasysh?

Një tel i zakonshëm quhet një rubinet qendror. Ata përdorin gjithashtu emërtimet "qendrore", "mesme". Disa modele të motorëve stepper janë të pajisura me pajisje të ngjashme. Çdo dredha-dredha vjen me tre tela kur bëhet fjalë për versionet unipolare. Dy prej tyre organizojnë lidhjen me transistorët. Rubineti qendror ose i mesëm shkon drejt e te burimi i energjisë ose tensioni.

Dy telat anësore mund të injorohen fare nëse transistorët nuk planifikohen të përdoren.

Modelet me pesë dhe gjashtë tela janë shumë të ngjashëm me njëri-tjetrin. Por brenda, telat qendrorë nxirren në një kabllo të përbashkët, së bashku me pjesën tjetër të komponentëve. Dredha-dredha nuk mund të lidhen me njëra-tjetrën nëse nuk ka thyerje. Është më mirë të lidhni telin e mesëm me përçuesit e tjerë. Atëherë nuk duhet të shqetësoheni për efektivitetin dhe sigurinë e pajisjes. Thjesht duhet të marrësh pjesët e duhura.

konkluzioni

Merr model i përshtatshëm motori për makinën do të jetë më i lehtë nëse studioni paraprakisht karakteristikat kryesore, si dhe ofertat në tregun përkatës. Gjëja kryesore është të kontaktoni furnitorët që janë të besueshëm. Martesa dhe gabimi më i vogël do të çojë në dështimin e pjesëve shumë të shtrenjta.

Motorët stepper mund të gjenden në pajisjen e automobilave panelet e kontrollit, printera, disqe CD, vegla elektrike, në përgjithësi - kudo ku kërkohet saktësi e shtuar e pozicionimit. Por SHD-ja më e famshme e marrë në makinat CNC.

Por pse ky mekanizëm quhet kështu - " motor stepper"? Me pak fjalë, është një motor sinkron pa furça me mbështjellje të shumta tela. Elektricitet futet në një nga mbështjelljet e statorit (elementi i palëvizshëm) dhe kështu fiksohet rotori (pjesa lëvizëse) në një pozicion të caktuar. Pastaj rryma derdhet në një mbështjellje tjetër dhe rotori bën një lëvizje të re. Ky ndryshim i njëpasnjëshëm i pozicionit quhet "hap". Dhe është falë këtij parimi të funksionimit që Stepper Motor mori emrin e tij.

Pajisja dhe llojet e motorëve stepper

Sot, ekzistojnë tre lloje kryesore të motorëve stepper:

Duhet të theksohet se mikrostepping është i mundur vetëm në motorët hibridë stepper. Çdo mikrohap kryhet me anë të kontrollit të pavarur të mbështjelljes. Duke kontrolluar raportin aktual, rotori mund të bllokohet edhe në seksionin e ndërmjetëm midis dy hapave ngjitur. Kjo përmirëson butësinë e lëvizjes së elementit lëvizës dhe lejon saktësinë optimale të pozicionimit. Numri i hapave në këtë mënyrë mund të arrijë edhe 51200 për rrotullim.

Shumë amatorë shtrojnë pyetjen: pse zgjidhet forma e dhëmbëzuar e rotorit? Përgjigja është e thjeshtë: për të marrë një varësi periodike të mbështjelljes së statorit nga pozicioni këndor i rotorit. Hendeku midis brazdave bëhet shumë më i madh sesa midis dhëmbëve. Kjo lejon një përçueshmëri më të ulët magnetike të boshllëqeve në krahasim me përçueshmërinë e dhëmbëve. Përndryshe, motori hapës thjesht nuk do të mund të funksiononte. Natyrisht, ajo është tërësia e të gjithëve karakteristikat e projektimit, si dhe forma dhe përbërja e elementeve, lejojnë që SD të jetë një mekanizëm i plotë, dhe jo vetëm një copë metali.

Përveç kësaj, në varësi të llojit të mbështjelljes, SM ndahet në:

• bipolare... Ata kanë një dredha-dredha për secilën fazë. Ndryshimi në drejtimin e fushës magnetike në to sigurohet duke kthyer mbrapsht drejtuesin - një gjysmë urë ose urë bipolare;
• unipolare... Një motor i tillë hapës ka gjithashtu një dredha-dredha në secilën nga fazat, por në të njëjtën kohë, një rubinet bëhet nga mesi i çdo dredha-dredha individuale. Kështu, drejtimi i fushës mund të ndryshohet duke ndërruar gjysmën e përdorur të mbështjelljes. Shoferit i nevojiten vetëm katër çelësa, kështu që është më i thjeshtë se një motor bipolar.

Karakteristikat e motorit stepper

V dokumentacioni teknik për motorët stepper, mund të gjeni listën e mëposhtme të karakteristikave:

1. Çift rrotullues ose çift rrotullues... Ajo matet në centimetra kilogram-forcë. Shpesh këtij artikulli i bashkëngjitet një grafik, i cili shpreh varësinë çift ​​rrotullues nga frekuenca e rrotullimit. Sa më i lartë ky tregues, aq më shpejt motori merr shpejtësinë kur ndizet.
2. Momenti i mbajtjes... Ai tregon se sa fort statori mund të bllokojë rotorin kur motori është i ndezur, por nuk funksionon. Kjo do të thotë, është parametri i çift rrotullues me shpejtësi zero. Sipas grafikut, zvogëlohet në përpjesëtim të drejtë me rritjen e shpejtësisë së rrotullimit. Ky tregues matet në ounces-për-inç. Çift rrotullues mbajtës në masën e specifikuar nga prodhuesi mund të demonstrohet nga motori vetëm në gjendje statike, me kusht që rryma totale shërbehet në dy faza njëherësh.
3. Çift rrotullues frenimi... Kjo është sasia e forcës që e pengon rotorin të rrotullohet në mungesë të furnizimit aktual. Kjo është, forca mbyllëse e rotorit kur fiket. Quhet edhe momenti i mbajtjes. Në motorët stepper hibridë, nuk është më shumë se një e dhjeta e forcës që e pengon rotorin të rrotullohet kur rryma furnizohet plotësisht. Kjo karakteristikë matur në të njëjtat njësi si momenti i mbajtjes.
4. Tensioni nominal... Ky tregues varet drejtpërdrejt nga induktiviteti i mbështjelljes dhe ju lejon të përcaktoni tensionin optimal që duhet të furnizohet në motor. Tensioni më i mirë i përshtatshëm për motorin tuaj stepper është në rangun nga 4 deri në 25 vlera nga nominale. Nëse tejkaloni rrymën e furnizuar, motori do të mbinxehet, duke çuar në dëmtim. Dhe nëse voltazhi nuk është i mjaftueshëm, atëherë thjesht nuk do të fillojë. Kjo karakteristikë tregohet në Volt. Për të llogaritur forcën optimale të rrymës, përdoret një formulë e veçantë U = 32 x√ L, ku L është induktiviteti i mbështjelljes dhe U është vlera e dëshiruar.
5. Më vete, rezultati i testeve dielektrike, gjatë të cilave u përcaktua tension maksimal, të cilat mbështjellja mund t'i rezistojë për një periudhë të caktuar kohe. Ky tregues përcakton forcën e motorit, sa mirë mund t'i rezistojë mbingarkesave.
6. Momenti i inercisë së pjesës lëvizëse të motorit... Përcakton shpejtësinë e nxitimit të motorit stepper. Kjo vlerë matet në gram-centimetra katrorë.
7. Numri i hapave për revolucion(vetëm hapat e plotë merren parasysh, gjysma e vlerave nuk merren parasysh). Sa më shumë hapa, aq më i fuqishëm dhe më i shpejtë është motori.
8. Gjatësia dhe pesha... Kjo i referohet gjatësisë së trupit, duke përjashtuar boshtin. Por në parametrin "peshë", tregohet pesha totale e produktit. Varet nga madhësia dhe pesha në cilat kushte mund të përdoret motori. Në disa raste, keni nevojë motor kompakt, ndërsa në të tjerat, vetëm më i madhi dhe më i fuqishëm do të bëjë.

Le të marrim një motor stepper nema si shembull. Motori PL57H41, që do të thotë gjerësi-lartësi (diametër) në një fllanxhë katrore 57 mm - PL57. Gjatësia e motorit pa bosht 41mm - H41. Çift rrotullimi, mbajtja dhe momentet e tjera të motorit varen më shumë nga diametri sesa nga gjatësia e motorit.

Specifikimet PL57H110

Specifikimet PL86H113

Lidhja, drejtuesit dhe koduesit

Si rregull, motorët stepper kontrollohen me anë të drejtuesve specialë të lidhur me portën LTP të kompjuterit. Drejtuesi merr sinjalet e gjeneruara nga programi dhe i shndërron ato në komanda për motorin, të transmetuara duke furnizuar rrymë në mbështjellje. Softueri mund të rregullojë trajektoren, madhësinë, shpejtësinë dhe madhësinë e lëvizjes.

Drejtuesi është një njësi e kontrollit të motorit hapës. Në makinat CNC, sinjalet e kontrollit gjenerohen në kontrollorët CNC, prandaj, 4 dalje të një motori stepper, telat e kontrollit nga kontrolluesi CNC (zakonisht 4 tela) dhe fuqia + dhe - nga furnizimi me energji janë të lidhura me drejtuesin. Sinjalet nga kontrolluesi shkojnë te shoferi, ku ata tashmë kontrollojnë ndërrimin e çelësave qarku i fuqisë tensionin e furnizimit që vjen nga furnizimi me energji elektrike përmes këtyre çelësave në motor.

Drejtuesi duhet të zgjidhet sipas rrymës maksimale të daljes tensionin e kërkuar te terminalet për mbështjelljet e motorit. Rryma e dhënë nga drejtuesi duhet të jetë ose e njëjtë me atë që do të konsumojë motori, ose më e lartë. Shoferi ka çelësa me të cilët mund të vendosni parametrat e dëshiruar të tensionit të daljes dhe të mos digjni motorin.

Rendi i lidhjes së një motori hapësinor me një qark të përbashkët varet nga sa tela ka në diskun tuaj dhe sa saktësisht dëshironi të përdorni motorin stepper. Ka shumë modele dhe secila prej tyre ka diagramin e vet të lidhjes. Numri i telave në motor mund të variojë nga katër në gjashtë. Motorët me katër tela përdoren ekskluzivisht me ingranazhe bipolare.

Çdo dy mbështjellje ka dy tela. Për të përcaktuar çiftet e kërkuara dhe marrëdhënien midis tyre, do t'ju duhet një metër. Më të fuqishmit janë motorët me gjashtë tela. Ata kanë një rubinet qendror dhe dy tela për secilën dredha-dredha individuale. Një motor i tillë hapësinor mund të lidhet me pajisjet bipolare dhe unipolare. Do t'ju duhet një speciale pajisje matëse për të ndarë telat. Për pajisjet unipolare, përdorni të gjashtë telat. Për bipolare, mjafton një rubinet qendror dhe një tel për një dredha-dredha.

Qendra-trokitje e lehtë është një tel i zakonshëm, i cili quhet edhe "i mesëm" ose "qendër". Gjendet në disa lloje të motorëve stepper. V motorët unipolarë ka tre tela për secilën dredha-dredha. Dy prej tyre janë krijuar për t'u lidhur me transistorë. Dhe e mesme, domethënë vinçi qendror, duhet të lidhet me një burim tensioni. Kjo do të thotë, nëse nuk keni nevojë të lidhni transistorë, thjesht mund të injoroni dy telat anësore.

Motorët stepper me pesë tela janë të ngjashëm me hapësit me gjashtë tela, megjithatë, në to, telat qendrorë nxirren në një kabllo të përbashkët, së bashku me pjesën tjetër. Pa ndërprerje, nuk do të mund të ndani mbështjelljet mes tyre. Është më mirë të gjeni telin e mesëm dhe ta lidhni me përçues të tjerë - ky do të jetë një opsion efektiv dhe më pak i rrezikshëm.

Koduesit përdoren shpesh me motorët stepper. Ata janë thjesht sensorë, detyra e të cilëve është të dërgojnë sinjale në softuer. Shumë ekspertë besojnë se në shumicën e rasteve nuk ka kuptim të kombinosh një motor stepper me kodues dhe është një humbje joefektive parash. Por nëse ka një varësi jolineare të lëvizjes nga numri i hapave, kur është e nevojshme të ndërtohet koordinata e pestë, koduesi do të jetë i pazëvendësueshëm. Do t'ju ndihmojë të gjurmoni më lehtë këndet e rrotullimit të tabelës, duke ju kursyer kohë duke eliminuar nevojën për metoda më komplekse.

Aplikimet, të mirat dhe të këqijat

SD janë veçanërisht të përhapura në industritë e teknologjisë së lartë dhe të rënda. Për shkak të faktit se ato janë shumë të lira, dhe ato janë rregulluar mjaft thjesht, kërkesa për to nuk zbehet as në shekullin e 21-të. Shpesh mund t'i gjeni në makinat CNC, pajisjet robotike, në pajisjet e automatizimit (ushqyerja, dozimi, mekanizmat automatikë të saldimit dhe montimit, etj.).

Motorët stepper janë veçanërisht të popullarizuar në hartimin e tabelave koordinuese dhe makinave CNC. Për shkak të kostos së ulët të softuerit të kërkuar për funksionimin e tyre, motorët stepper janë të domosdoshëm në sektorin e prodhimit, në panelet e kontrollit, programimin dhe vendosjen e detyrave dhe në elementë të tjerë të mekanizmave.

Motorët stepper përdoren shpesh në elementët periferikë të kompjuterëve, shtypshkronjat dhe instrumentet, makinat bluarëse dhe makinat vizatimore, sistemet e monitorimit dhe kontrollit, shpueset dhe lexuesit e shiritit.

Servo motorët konkurrojnë në popullaritet me motorët stepper, të cilët mund të kryejnë funksione të ngjashme në të njëjtat kushte si motorët stepper.

Përparësitë e motorëve stepper kundrejt motorëve servo:

1. Ata funksionojnë siç duhet nën një gamë të gjerë ngarkesash.
2. Këndi i fiksuar i rrotullimit, dimensionet e standardizuara të motorit.
3. Çmim i ulët.
4. Lehtësia e instalimit dhe përdorimit, besueshmëria, qëndrueshmëria.
5. Nëse gjithashtu rrotullime të larta motori nuk digjet, por kalon hapat.

Disavantazhet kryesore të motorëve stepper në krahasim me motorët servo:

1. Efikasitet i ulët. Konsum i lartë energji pavarësisht nga ngarkesa.
2. Një rënie e mprehtë e çift rrotullues me rritjen e shpejtësisë.
3. Me këtë madhësi dhe peshë, fuqia është më e ulët se sa pritej.
4. Motori nxehet shumë gjatë punës.
5. Niveli i lartë i zhurmës në frekuenca të larta dhe të mesme.

Kohët e fundit kam shkruar se kam pasur një të madhe dhimbje koke në formën e nevojës për të zgjedhur motorë të rinj stepper për veten tuaj. Njëherë e një kohë, kur bari ishte më i gjelbër ... Epo, në përgjithësi, bleva vetes një grup motorësh, i cili ishte shtrirë për momentin. I bleva veçanërisht pa u shqetësuar dhe pa menduar se si t'i zgjedh dhe çfarë të fle. Mos i përsërit gabimet e mia, studio pyetjen. Më poshtë do të përshkruaj në detaje atë që kam mundur të mësoj që atëherë për motorët stepper, dhe në veçanti se si t'i qasemi me kompetencë çështjes së zgjedhjes së tyre.

Por së pari, për të kuptuar më mirë pyetjen - le ta kuptojmë - "çfarë është një motor stepper?"

Një motor stepper është një motor sinkron pa furça me mbështjellje të shumta, në të cilin një rrymë e aplikuar në njërën nga mbështjelljet e statorit shkakton bllokimin e rotorit. Aktivizimi sekuencial i mbështjelljeve të motorit shkakton lëvizje (hapa) diskrete këndore të rotorit.

Motori stepper nuk është projektuar kryesisht për të rrotulluar thjesht dhe për të transmetuar çift rrotulluesin e tij tek aktivizuesi. Ai duhet të sigurojë saktësi të lartë pozicionimi dhe çift rrotullues të mjaftueshëm mbajtës.

Çift rrotullimi mbajtës është se sa e fortë motori, kur furnizohet me rrymë të vlerësuar, do t'i rezistojë përpjekjeve për ta fiksuar atë. Nëse një rrymë e barabartë me rrymën nominale aplikohet në motor, kjo siguron çift rrotullues maksimal të mbajtjes.

Këndi i drejtimit është këndi i drejtimit që motori rrotullohet në një hap (kush do ta kishte menduar?). Prandaj, ndonjëherë, quhet thjesht një hap dhe nuk shqetësohet. Dhe gabimi i hapit është devijimi maksimal nga këndi i specifikuar i rrotullimit në përqindje.

Dhe këtu mund të bëni pyetjen - "por po me tensionin?" Tensioni nuk luan një rol të veçantë, sepse ai kontrollohet nga një drejtues motori hapës për të ruajtur rrymën e kërkuar. Por dije kur të ndalosh. 3V - 5V është e mjaftueshme, 3.4V ndoshta është e duhura.

Ekziston edhe një parametër i tillë si numri i fazave. Epo, nëse thjesht, atëherë kjo është sa kunja / tela po dalin nga motori. Në një nivel të mirë, na duhet një printer për të motorët bipolarë me 4 faza (tela). Por ka edhe 6 dhe madje 8. Këto të fundit janë ekzotike në zonën tonë (mirë, të paktën nuk i kam mbajtur kurrë në duar). Por ato me 6 tela - ato gjenden. Për ta thënë thjesht, kjo është e njëjtë si me 4, por ka një trokitje e lehtë qendrore në të dy mbështjelljet. Më qartë, mund ta shikoni ilustrimin, të cilin sinqerisht e kam vjedhur diku.

Por nuk thashë kurrë çfarë të marr? Nëse ka 4 plumba, merre, nëse jo, mos u mërzit dhe merr 6-prishje. Por është më mirë të marrësh një 4-plumb (më pak sherr). Nga rruga, në foto një motor me 8 kunja tregohet në një mënyrë kur ka çifte mbështjelljesh të lidhura paralelisht.

12

Shtëpi CNC. Pjesa 1. Drejtues i motorit stepper për mini makinën CNC

Kur projektoja një makinë tjetër CNC, por thjesht një makinë bluarje dhe shpimi me 3 boshte për bordet e qarkut të printuar dhe punime të vogla bluarjeje, kisha një dëshirë të papërmbajtshme për të vendosur gjithçka "në rafte".
Shumë do të thonë se tema nuk është e re, ka shumë projekte, shumë zgjidhje teknike dhe softuerike. Por, duke lundruar në këtë det informacioni, u përpoqa të hiqja të gjithë "ujin" dhe të merrja "mbetjen e thatë".
Kjo është ajo që doli prej saj…

Detyra e ndërtimit të një vegle makinerie zakonisht zbret në tre nën-detyra - mekanikë, elektronikë, software... Me sa duket, do të duhet të shkruani edhe tre artikuj.
Meqenëse kemi ende një revistë për elektronikë praktike, do të filloj me elektronikën dhe pak me mekanikën!

Njësia e drejtimit

Motori (motor)

Me një motor "normal" pa reagime nuk do të funksionojë në asnjë mënyrë. Pa hyrë në detaje, qarku i kontrollit të motorit duhet të "dijë" në cilin kënd është kthyer boshti. Sigurisht, mund të vendosni një kuti ingranazhi - ne do të humbasim shpejtësinë, dhe ende asnjë garanci, asnjë reagim fare! Një sensor këndi i drejtimit është instaluar në bosht. Kjo zgjidhje është e besueshme, por e shtrenjtë.

Një alternativë është një motor stepper (lexoni vetë se si funksionon). Mund të supozojmë se në një "komandë" ai do ta kthejë boshtin e tij me një shkallë të caktuar, zakonisht 1.8 ose 0.9 gradë (saktësia zakonisht nuk është më e keqe se 5%) - vetëm ajo që ju nevojitet. Disavantazhi i kësaj zgjidhjeje është se nën ngarkesë të madhe motori do të kapërcejë komandat - "hapat" dhe mund të ndalojë fare. Çështja vendoset nga instalimi me vetëdije motor i fuqishëm... Shumica e veglave të makinerive amatore prodhohen me motorë stepper.

Zgjedhja e një motori stepper

Kërkesa kontradiktore. Rryma e ulët nënkupton rezistencë të lartë, që do të thotë shumë rrotullime të telit të mbështjelljes së motorit, që do të thotë induktivitet i lartë. Dhe momenti i madh është rrymë e lartë dhe shumë kthesa. Ne zgjedhim në favor rrymë më e lartë dhe më pak induktivitet. Dhe momenti duhet zgjedhur në bazë të ngarkesës, por më shumë për këtë më vonë.

Karakteristikat e disa motorëve janë paraqitur në tabelë:

Drejtues i motorit stepper

Zgjidhja më e thjeshtë është një burim i një rryme të caktuar dhe dy palë çelsash tranzistor për secilën dredha-dredha. Dhe katër dioda mbrojtëse. Dhe një qark logjik për të ndryshuar drejtimin. Dhe ... Një zgjidhje e tillë zakonisht bëhet në mikroqarkun ULN2003A për motorët me rrymë të ulët, ka shumë të meta, nuk do të ndalem në to.

Një alternativë - mikroqarqe të specializuara "të gjitha në një" - me logjikë, transistorë dhe dioda mbrojtëse brenda (ose jashtë). Dhe gjithashtu mikroqarqe të tilla kontrollojnë rrymën e mbështjelljes dhe e rregullojnë atë duke përdorur PWM, dhe gjithashtu mund të zbatojnë modalitetin "gjysmë hapi", dhe disa mënyra të hapit 1/4, dhe hapit 1/8, etj. Këto mënyra mund të përmirësojnë saktësinë e pozicionimit, të përmirësojnë butësia e lëvizjes dhe zvogëlimi i rezonancës. Zakonisht, mënyra "gjysmë hapi" është e mjaftueshme, e cila do të rrisë saktësinë teorike të pozicionimit linear (në shembullin tim, deri në 0,005 mm).

Çfarë ka brenda IC-së së drejtuesit të motorit stepper? Njësia logjike dhe e kontrollit, furnizimet me energji elektrike, PWM me qarqe për formimin e momentit dhe kohës së ndërrimit të mbështjelljeve, çelsat e daljes në transistorët me efekt në terren, krahasuesit e reagimit - rryma kontrollohet nga rënia e tensionit në rezistorët (Rs) në dredha-dredha qarku i fuqisë. Rryma e motorit vendoset nga voltazhi i referencës.

Për të zbatuar këto funksione, ekzistojnë zgjidhje të tjera qarkore, për shembull, duke përdorur mikrokontrollues PIC ose ATMEGA (përsëri me transistorë të jashtëm dhe dioda mbrojtëse). Sipas mendimit tim, ata nuk kanë një avantazh të rëndësishëm ndaj mikroqarqeve "të gatshme" dhe unë nuk do t'i përdor ato në këtë projekt.

Një pasuri zgjedhjesh

Të gatshëm - drejtuesit më të zakonshëm dhe më të lirë në mikroqarqet Allegro A4988 (deri në 2A), Texas Instruments DRV8825 (deri në 2.5A).
Meqenëse modulet fillimisht u zhvilluan për përdorim në printera 3D si Rep-rap i projektit Arduino, ato nuk janë module të plota (për shembull, ata gjithashtu kanë nevojë për fuqi logjike (+ 5V), e cila furnizohet nga e ashtuquajtura rampa ( Rampa).

Ekzistojnë gjithashtu zgjidhje për DRV8811 (deri në 1.9 A), A3982 (deri në 2 A), A3977 (deri në 2.5 A), DRV8818 (deri në 2.5 A) DRV8825 (deri në 2.5 A), Toshiba TB6560 (deri në 3 A) dhe të tjerët.

Meqenëse jam i interesuar të bëj diçka vetë, plus mundësinë për të "shijuar" mikroqarqet Allegro A3982 dhe A3977, vendosa të bëj vetë disa drejtues.

Zgjidhje të gatshme nuk na pëlqeu në A4988, para së gjithash, për shkak të miniaturizimit të dimensioneve të PCB-së në dëm të ftohjes së mirë. Rezistenca tipike e transistorëve të hapur në A4388 me një rrymë prej 1.5A 0.32 + 0.43 Ohm, plus një rezistencë "matëse" 0.1-0.22 Ohm - rezulton rreth 0.85 Ohm. Dhe ka dy kanale të tilla, dhe megjithëse funksionojnë në mënyrë impulsive, 2-3 vat nxehtësi duhet të shpërndahen. Epo, unë nuk besoj në një tabelë me shumë shtresa dhe një ftohës të vogël - fleta e të dhënave përmban një tabelë shumë më të madhe.

Bëjini kabllot e motorit të shkurtra dhe instaloni drejtuesin afër motorit. Ka 2 zgjidhje teknike në inxhinierinë audio: një kabllo sinjali të gjatë në amplifikator + tela të shkurtër për sistemi i altoparlantëve, ose një kabllo sinjali të shkurtër në amplifikator + tela të gjatë dhe një sistem altoparlanti. Të dyja zgjidhjet kanë të mirat dhe të këqijat e tyre. Me motorë - e njëjta gjë. Zgjodha telat e gjatë të kontrollit dhe telat e shkurtër të motorit.

Sinjalet e kontrollit - "hapi", "drejtimi" (dir), "aktivizo", tregues i gjendjes së sinjaleve të kontrollit. Disa qarqe nuk përdorin sinjalin "Aktivizo", por kjo do të ngrohë në mënyrë të panevojshme si IC-në ashtu edhe motorin në modalitetin boshe.

Një furnizim me energji 12-24 volt, furnizim me energji logjike (+ 5V) - në tabelë. Dimensionet e bordit janë të mjaftueshme për ftohje e mirë, printim i dyanshëm me një sipërfaqe të madhe "bakri", aftësia për të ngjitur një radiator në mikroqark (përdoret për të ftohur kujtesën e kartave video).

Drejtues motori stepper në mikroqarkun Allegro A3982

Drejtues i motorit stepper në mikroqarkun Allegro A3977

Skema dhe prototip

Pllaka e qarkut të printuar

Motorët stepper janë pajisje pa furça. Ato janë bërë me disa mbështjellje. Parametrat kryesorë të pajisjeve janë tensioni i pragut dhe numri i poleve. Gjithashtu, modelet ndryshojnë në aspektin e rezistencës së dredha-dredha. Versionet njëfazore prodhohen me statorë të dhëmbëzuar. Magnetët më të përdorur janë të tipit cilindrikë.

Për CNC, motorët stepper janë idealë. Sidoqoftë, në këtë rast, shumë varet nga pajisjet. Në veçanti, modifikimet janë instaluar në printera, vegla makinerie dhe prerëse lazer. Ato mund të gjenden gjithashtu në disqe. Megjithatë, kjo vlen vetëm për konfigurimet lineare. Një motor stepper me cilësi mesatare kushton rreth 4500 rubla.

Si të zgjidhni një motor?

Si të zgjidhni për makinën CNC? Para së gjithash, ju duhet të vendosni për llojin e modifikimit. Nëse marrim parasysh opsionet për makinat, atëherë modelet dyfazore përdoren shpesh në to. Bërthamat e tyre magnetike janë të instaluara me përçueshmëri të mirë të rrymës. Rotorët përdoren drejtpërdrejt nga çeliku. Kupat e statorit janë bërë me një parvaz.

Në këtë rast, mbështjelljet përdoren nga një material magnetikisht i butë. Statorët në pajisjet e paraqitura përdoren me dhëmbë. Shkalla e mbajtjes duhet të jetë së paku 3 kg / cm. Parametri i rezistencës së mbështjelljes varet nga lloji i CNC. Nëse flasim për modifikime me një kontrollues, atëherë treguesi i mësipërm duhet të jetë i barabartë me 7 ohmë.

Pajisjet për veglat e makinerive

Si të zgjidhni për Nëse marrim parasysh një model konvencional të mullirit, atëherë para së gjithash është e rëndësishme t'i kushtohet vëmendje llojit të boshtit. Mesatarisht, është instaluar me një diametër prej 5 mm. Në këtë rast, statori duhet të jetë mbi rotorin në kupë, dhe vetë rryma e mbështjelljes duhet të jetë 2 A. Për funksionim më të qëndrueshëm të motorit, përdoren qarqe magnetike me përçueshmëri të lartë.

Gjithashtu, para se të blini, duhet të vlerësoni induktivitetin e mbështjelljes. Parametri i specifikuar për motorët luhatet rreth 6 mH. Në këtë rast, drejtuesit e pajisjeve duhet të jenë të tipit bipolar. Mesatarisht, një motor stepper për një makinë CNC kushton rreth 3 mijë rubla.

Modele me makinë

Si të zgjidhni një motor stepper për një makinë CNC? Në këtë rast, shumë konsumatorë preferojnë modifikimet dyfazore. Më shpesh, statorët e tyre janë të dhëmbëzuar. Sipas llojit të rotorit, modelet janë mjaft të ndryshme. Ato shpesh bëhen prej çeliku të ngarkuar. Diametri mesatar i boshtit është 5.5 mm. Modelet e aktivizuesit kanë një kënd hapi prej 1.2 gradë. Rryma e mbështjelljes në këtë rast duhet të jetë së paku 3 A. Nëse marrim parasysh modifikimet njëfazore, atëherë drejtuesi për motorët është i përshtatshëm për një lloj unipolar.

Rezistenca e mbështjelljes luhatet mesatarisht rreth 5 ohms. Është gjithashtu e rëndësishme t'i kushtohet vëmendje tensionit të pragut të motorëve. Ky parametër, si rregull, nuk i kalon 6 V. Megjithatë, ka modele më të fuqishme në treg. Induktiviteti i tyre maksimal i mbështjelljes është 10 mH. Në këtë rast, treguesi aktual i mbingarkesës është në nivelin 4 A. Një motor stepper me cilësi të lartë për makinën do të kushtojë rreth 4500 rubla.

Motorët e printerit

Zgjedhja e një motori stepper për një printer CNC bëhet vetëm midis modifikimeve trefazore. Është më e përshtatshme për të zgjedhur statorët lloji i dhëmbëzuar... Bërthamat magnetike duhet të kenë përçueshmëri të lartë të rrymës. Falë tyre, motori do të marrë shpejtësinë pa probleme. Nëse flasim për parametra, atëherë momenti i mbajtjes së modifikimeve për printerët është mesatarisht 4 kg / cm. Vetë tensioni i pragut luhatet rreth 10 V.

Induktiviteti minimal i mbështjelljes duhet të jetë 8,5 mH. Këndi i hapit të pajisjes duhet të jetë në nivelin 1.3 gradë. Magnetët në modifikimet e paraqitura shpesh përdoren si magnet të përhershëm dhe janë në formë cilindrike. pajisjet varen nga lloji i rotorit. Për drejtuesit unipolarë, modelet në treg janë mjaft të rralla. Blej motor i mire për një printer, përdoruesi është i aftë me një çmim prej 3 mijë rubla.

Modifikimet e prerësit me lazer

Si të zgjidhni një motor për Shumë ekspertë në këtë situatë preferojnë modelet 10 V. Më së shpeshti ato bëhen me statorë të tipit ingranazhesh. Përçuesit e tyre magnetikë kanë një përçueshmëri mjaft të lartë. Rotorët direkt në motorë janë të vendosur në tas të veçantë. Modifikimet bipolare janë të rralla në treg.

Mesatarisht, këndi i hapit për modelet nuk kalon 2 gradë. Ngarkesa maksimale aktuale e pajisjes mbahet në një nivel prej 5 A. Induktiviteti maksimal i mbështjelljes varet nga numri i hapave për rrotullim. Diametri i boshtit në motor duhet të jetë 5.5 mm. Deri më sot pajisje cilësore për hapëse shiten me një çmim prej 4 mijë rubla.

Modifikimet njëfazore

Modelet njëfazore janë më të përshtatshmet për këndin mesatar të hapit prej 2,5 gradë. Induktiviteti maksimal i pajisjes mbahet në 7 mH. Për sa i përket numrit të hapave për rrotullim, modelet janë mjaft të ndryshme. Ka shumë modifikime 5 dhe 10 V në treg. Raport ata kanë rreth 1:54.

Versionet me dy pole janë në gjendje të mburren me përçueshmëri të lartë të rrymës. Rotorët instalohen më shpesh nga çeliku i ngarkuar. Kupat për to bëhen me zgjatime me gjatësi të ndryshme. Ju mund të blini një grup motorësh stepper 5 V CNC në dyqane për 4500 rubla.

Pajisje dyfazore

Motori dyfazor funksionon mirë për printerët. Për sa i përket fuqisë, modelet janë mjaft të ndryshme. Modifikimet për drejtuesit unipolarë dallohen për përçueshmërinë e tyre të rritur të rrymës. Treguesi i tensionit të tyre të pragut është mesatarisht 5 V. Rotori zakonisht ndodhet në filxhan. Boshtet e modeleve janë instaluar me një diametër prej 5 mm. Këndi i hapit në konfigurimet e paraqitura nuk i kalon 2 gradë.

Rryma e mbështjelljes në këtë rast është 4,5 A. Direkt momenti i mbajtjes së motorit varet nga qarku magnetik. Nëse marrim parasysh modelet me një dredha-dredha të tensionit të lartë, atëherë ky parametër është mesatarisht 3 kg / cm. Raporti i ingranazheve të pajisjeve nuk kalon 1:60. Rezistenca e mbështjelljes është mesatarisht 8 ohms. Në stator në modifikimet e paraqitura, katër dalje janë dhënë për lidhje. Kontrolluesi i motorit stepper për CNC gjendet vetëm në llojin bipolar. Një modifikim i mirë dyfazor kushton rreth 5 mijë rubla.

Modele trefazore

Motori trefazor përdoret shpesh për disqet lineare. Treguesi i tensionit të pragut të tij luhatet rreth 5 V. Ndryshimet me statorët e marsheve hasen mjaft shpesh në treg. Bërthamat magnetike të këtyre modeleve kanë një tregues të përçueshmërisë aktuale në nivelin 6 mikron. Rotorët janë bërë zakonisht prej çeliku të ngarkuar. Këndi i hapit të modeleve nuk i kalon 2.4 gradë. Momenti i mbajtjes në këtë rast varet nga përçueshmëria e qarkut magnetik. Mesatarisht, ky parametër luhatet rreth 4 kg / cm.

Raporti i marsheve të modeleve është 1:63. Për sa i përket parametrit të rezistencës së mbështjelljes, pajisjet janë shumë të ndryshme. Induktiviteti minimal i motorëve është 8.5 mH. Janë duke u prodhuar pajisje me katër dhe gjashtë dalje. Ju mund të blini një modifikim trefazor në treg për vetëm 5 mijë rubla.

Motorë me drejtues ULN2003

Motor stepper për CNC të këtij lloji përdoret për rotorin e tij është prej çeliku të ngarkuar. Vetë kupa e rotorit është bërë me një projeksion të lartë. Qarku magnetik është instaluar me një përçueshmëri rryme prej 4 mikron. Statori në pajisje është i një lloji ingranazhi, dhe mbi të sigurohet një dredha-dredha me tension të ulët. Këndi i hapit në këtë rast është 2.3 gradë. Në treg ka shumë modifikime të tipit dyfazor. Indeksi i rezistencës së tyre të mbështjelljes nuk kalon 8 ohmë. Parametri minimal i induktivitetit është 10 mH. Ju mund të blini një model të këtij lloji për 3500 rubla.

Modifikime 5V

Motori stepper 5V CNC mund të prodhohet me drejtues unipolar dhe bipolar. Në pajisje përdoren qarqe të ndryshme magnetike. Indeksi i tyre aktual i përçueshmërisë është mesatarisht 5.5 mikron. Kupat e statorit më së shpeshti bëhen me zgjatime. Kështu, boshti merr shpejtësinë pa probleme. Këndi i hapit të modeleve nuk kalon mesatarisht 1.2 gradë.

Rryma kufizuese e mbështjelljes së pajisjes mbahet në një nivel prej 6 A. Indeksi i momentit të mbajtjes së motorëve është mesatarisht 2 kg / cm. Në këtë rast, induktiviteti minimal i mbështjelljes nuk kalon 6 mH. Ekziston një motor i mirë stepper për CNC për 5 në rajonin prej 4200 rubla.

Motorë 10 V

Një motor stepper 10V CNC zgjidhet shpesh për printera që funksionojnë me drejtues unipolarë. Në këtë rast, ka katër kunja në pajisje. Përçueshmëria e rrymës direkte luhatet rreth 6 mikron. Këndi maksimal i hapit në pajisje është 2,5 gradë. Induktiviteti i mbështjelljes është të paktën 8 mH.

Duhet të theksohet gjithashtu se konfigurimet e paraqitura mund të aplikohen për të punuar me aktuatorët linearë. Statorët në pajisje janë të tipit filxhan. Vetëm magnetët e përhershëm janë të përshtatshëm. Ata janë në formë cilindrike. Çift rrotullimi mbajtës i motorëve në 10 V është mesatarisht 4,5 kg / cm. Blerje model i mirë për një printer në dyqane të specializuara me një çmim prej 5 mijë rubla.