Меню

Расчет тока для шагового двигателя

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

Alsan

Alsan

МЕСТНЫЙ СТАРОЖИЛА
  • 01.05.2019
  • Последнее редактирование: 04.05.2019

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

Для начала разновидности двигателей Nema17.
17HS4401.jpg
17HS4401 ток 1,7A – обычные
17HS8401 ток 1,8А – более мощные
17HS4402 ток 1,3A – по некоторым сведениям менее шумные, чем 17HS4401

nema17.gif

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

(здесь важен ток двигателя, для дальнейших расчетов).

А4988
Встречаются варианты разного цвета.
A4988.jpg A4988_1.jpg A4988_2.jpg A4988_3.jpg
Поэтому нужно обращать внимание не на цвет, а на микросхему драйвера.

Схема и распиновка:
Drv-A4988.jpg

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

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

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

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

Настройка Vref для A4988

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

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

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

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

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

DRV8825
Плата создана на базе микросхемы компании TI (Texas Instruments Inc.) DRV8825 — биполярном шаговом драйвере двигателя. Расположение выводов и интерфейс модуля почти совпадает с драйвером шагового двигателя Pololu на микросхеме A4988, поэтому DRV8825 может стать высокопроизводительной заменой этой платы во многих приложениях.
DRV8825.jpg DRV8825_1.jpg
Схема:

shema_DRV8825.png

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

Регулировку тока двигателя следует производить выставив переменным резистором опорное наряжение (на выводах 12,13 микросхемы или на «среднем контакте резистора») из расчета 1 к 2, т.е 0,5В соответствует 1А, напряжению 1В соответствует 2А.
Обратите внимание, что переходное отверстие (золотистое) на плате, возле выводов 12,13 не является контактом для проверки опорного напряжения, это линия питания двигателей.
Drv8825_vref.png
Режим микрошага устанавливается путем подачи «1» на контакты MODE0, MODE1, MODE2. (В случае установки драйвера на RAMPS это перемычки MS1, MS2, MS3)

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

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

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

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

Детальное описание драйверов А4988 и DRV8825 в архиве А4988_DRV8825.rar

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

Источник

Настройка тока шаговых двигателей на драйверах TMC2100/TMC2130/TMC2208

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Решил написать о том, как правильно настроить ток для шаговых двигателей применительно для драйверов TMC.

Так как не нашел внятного описания как правильно настроить токи на данных драйверах, нашел всю необходимую информацию и решил написать о том как это сделать.

В данной статье я постараюсь максимально подробно и с примерами описать данную процедуру.

И так, для начала определимся с терминами:

Vref — Напряжение замеряемое вольтметром между пином Vref и GND от 0 до 2,5 вольт.

Irms — Постоянный ток подаваемый на двигатели.

Imax — Пиковый ток подаваемый на двигатели.

Произведем необходимые расчеты:

Формула для расчета напряжения Vref из постоянного тока Irms кторый мы хотим задать:

Практические примеры:

Я хочу подавать постоянный ток 1А, подставим получим формулу:

Полученное напряжение необходимо выставить при помощи вольтметра на потенциометре шагового драйвера.

Мы не знаем какой ток подается на шаговые двигатели и хотим это выяснить.

Нам необходимо замерить Vref на шаговом драйвере, например мы получили 1,1V, подставив полученные данные в формулу получим постоянный ток на котором работают двигатели в данный момент:

Шаговые драйверы TMC, в отличии от других, умеют подавать ток в зависимости от текущей нагрузки, так например если нагрузки нет, драйвер будет подавать ток меньше номинального, если нагрузка возрастет он поднимет ток до необходимого уровня для преодоления нагрузки, при этом не превышая значения тока Imax. Допустим у меня есть двигатели с рабочим током 1.5А, я хочу что бы пиковый ток был 1,5А, а постоянный был меньше, что бы двигатели не перегревались.

Читайте также:  Ток через перемычку равен нулю

Расчитаем постоянный ток Irms:

1 — Максимальный постоянный ток для данных драйверов 1.2А.

2 — Измерять Vref можно между либо между потенциометром и GND, либо между пином Vref и GND.

3 — Во время настройки Vref необходимо отключать кабель двигателя во избежании повреждения драйвера.

4 — Для настройки необходимо подавать внешнее питание на шилд, а не на USB ардуины.

Настройка Vref на драйверах:

Для удобства настройки желательно наличие две пары рук, маленькая плоская отвертка — желательно керамическая, вольтметр.

Вольтметр необходимо установить в измерение постоянного напряжения до 2 вольт.

Первая пара рук настраивает отверткой вольтаж потенциометром постоянно контролируя показания вольтметра.

Вторая пара рук удерживает красный положительный щуп на пин Vref или потенциометр и черный щуп на GND, для удобства GND можно использовать вход на плату с блока питания.

Пины на TMC2100:

Пины на TMC2130:

Пины на TMC2208:

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Еще больше интересных постов

Парковка в полный шаг

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Влияние веса головы на резонанс

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Blue Pill & SSD1306, ну очень маленькие. но 32 бит!

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Решил я тут попробовать перейти с 8 бит на 32.

Комментарии

Такое имеет место быть, но у меня например Mastech M-838, возможно даже китайский, покупал как раз за 300 рублей, проверял тремя разными дорогими и хорошими вольтметрами, отклонений не обнаружил.

Отклонения имеют даже Флюки, Симменсы, РудеШварцы. А ваш китай- тем более их будет иметь. Это во-первых.
Во-вторых, китайские мультиметры, по крайней мере из дешёвого сегмента, не имеют термостабилизации. Так что если вы его при одной температуре с чем-то сравнивали, то при другой температуре он покажет уже другое. А ещё у них на точность измерения влияет даже заряд батареи.

Ну и в-третьих, опять же, относительно даже не китайского приборостроения. Для измерени более-менее в разумных точностных пределах напряжения до сотых вольта, нужно искать прибор с заявленной точностью измерений в этом диапазоне не менее тысячной доли вольта.
Иначе ни о какой настройке тока шаговых двигателей не может быть и речи. С таким же результатом можно просто на слух и на ощупь покрутить отвёрткой подстроечник и оставить, как понравилось.

Я с вами согласен, но волков бояться — в лес не ходить, и принтер тогда лучше не собирать даже.
А прибор такой будет стоить чуть ли не в стоимость всего принтера.

Кстати, про флюки: сравнивал вольтметры на Fluke 289 и UNI-T UT61E — разница плюс/минус 0,002В

Что вы несёте, не нужна там такая точность. Как до этого все моторы настроенные работали в принтерах, ума не приложу. Дружно все бежим покупать вольтметры с точностью 0.001В ..

Да что вы, дружище! Лично ‘вы’ можете измерять хоть школьной линейкой, хоть транспортиром с точностью до 5 килограммов в день! И лично ‘вам всему’ совершенно нет необходимости бегать и что-то покупать. Не переживайте!

Вы забыли указать тег ‘зануда’. Вы конечно правы, можно купить себе дорогой мультиметр, а потом обнаружить что в драйвере использованы некачественные компоненты, да и сам шаговик тоже чёт странный. Но ничё, зато у нас хоть мультиметр крутой )

А у меня есть поверенный, но не китай. ))))
[IMG]https://cdn.elec.ru/_thumb/1200×900/i/07/14/0714092e9537913b68daf45493a7ff8a093d3a84.jpg[/IMG]

Вот это действительно хороший вольтметр, только такого уже нигде не достать

Да, есть, спросите авито. ) Видел там даже, не стрелочный, а с зайчиком.

Итить! Неужто и мой шарабан на что-то сгодится?

Осталось научится им пользоваться.

Все верно, перед настройкой, но это лишь придирки к словам, суть необходимости отключать двигатели от платы остается таковой.

Воу, полегче. Ваша нынешняя формулировка допускает разночтения, что может вылиться, в лучшем случае, в сожжённый драйвер.

Либо вовсе ничего не будет, ибо как то раз крутил потенциометр забыв отключить провод двигателя, и ничего страшного не произошло, только двигатели находились в обесточеном состоянии, не в удержании.

Черт ее знает. Я всю жизнь кручу на подключенных движках и ни одного драйвера еще не спалил по этой причине. Повезло видимо.

Окей, может это я какой-то дефектный, но при первоначальном прочтении статьи у меня возникло ощущение, что отключать движки от платы нужно ‘в процессе настройки’, то есть, когда напряжение подано на плату. Возможно, такое ощущение возникло только у меня, но в любом случае, если уж писать инструкцию, то делать это так, чтобы пункты в ней воспринимались однозначно.

Я, честно говоря, статью внимательно не читал. Так пробежался мельком. Все это я знаю давно уже, но настраиваю не так.

Я где-то на репрап-вики читал, что отключение двигателя при поданном напряжении может привести к неисправности драйвера. Так все-таки, когда и как надо ‘отключить кабель’, чтоб не спалить чудо-машинку?

Двигатели подключаются и отключаются в любом случае при обесточенной плате, в данном случае необходимо отключить двигатели непосредственно до включения питания платы, после чего производить настройку, после настройки выключить плату и произвести обратное подключение всех двигателей.

Кто бы сделал это за меня?)) И перепрошил. за мзду малую .

Вопрос: а почему амплитудный ток в корень из двух раз больше действующего? Это в даташите на драйвер написано или с потолка взято?

Не конкретно на ваш вопрос о драйвере, а в общем, действующее значение = среднему за период, и если сигнал представляет собой синус, то среднее значение за период= амплитудное значение * sqrt(2)

Irms — не постоянный, а средний ток

RMS (Root Mean Square) – это среднеквадратичное значение

Нет не лениво.
Нет не мутанты, написано же, для удобства.
2130 и 2208 могут работать в режиме stanalone, в котором так же необходимо настраивать ток при помощи потенциометра, SPI и UART использует не так много людей, по факту большая часть работает именно в standalone.

Из написанной статьи так и не понял, как правильно выставить ток на драйвере TMC2100.
.
Я бы написал одной строкой:
‘Выставить напряжение 1,1в, и больше не трогать!’

Читайте также:  Допустимый момент двигателя постоянного тока

Я бы подвигал потенциометр, смотря внимательно, как у меня выгорает неотключенный от питания дорогущий драйвер.

Разъём шаговиков — это круто конечно, только вот про отключение питания никто не сказал.
Как впрочем и про ток удержания.

Не зная ТОЭ, и трёх пар рук — не хватит.

Поделитесь магией настройки Vref при отключенном питании?:)

Видимо речь о Enable

‘Разъём шаговиков — это круто конечно, только вот про отключение питания никто не сказал. ‘
Что вижу — то пою.

Уже недорогой, сегодня заказал два TMC2208 v1.2 по цене 150р. за штуку на али, теперь читаю как его настроить.

1.Ничего не отключать.
2.Один щуп мультиметра на минус питания, второй крокодилом на жало отвёртки.
3.Плюс-минус 5 сотых вольта вполне достаточная точность.
Я всё сказал 🙂

Когда будет чем рискнуть 😉

По 2 пункту данный способ для очень прямых рук. В случае металической отвертки и неверных движений можно получить постоянный резистор, мотор то не сгорит, а вот драйвер легко. Я делаю так минус на блок питания крокодилом, плюс в En, второй рукой крути сколько хочешь.

Именно так и делаю всегда. И ни разу ни одного драйвера не спалил. Повезло видимо.

Поздравляю — у Вас тожепрямые руки!

Настоятельно не рекомендуется ставить Vref более 1.1-1.2 вольта со штатными радиаторами драйвера превращаются в кипятильник. Формулами представленными автором я бы не руководствовался ибо они представлены для фирменных драйверов Trinamic, а китайские драйвера по обвязке отличаются от оригинала. Лучше руководствоваться нагревом драйвера и отсутствием пропуска шагов.

Все формулы взяты с сайта fysetc.com, и как раз подойдет для китайских драйверов, а не для оригиналов.
У меня драйвера 2208 со штатным радиатором и обдувом, Vref=1.5v, двигатели 17hs4401 слегка нагреваются в работе, драйвера холодные.

Отличная статья!
Единственное, не понял, от куда взято значение 1.77 в формулах?
И еще добавлю: Чем больше ток, тем громче работа моторов. На своих выставил так, чтобы шум был минимальный и не было пропуска шагов при печати.

Я как то тоже так выставил. Правда на 8825. А потом пару месяцев бился со звоном. Ускорения в марлине чуть не до нуля зажал, а звон ни куда не девается. Потом выяснил, что на низких токах драйвер не может нормально затормозить, а делает это как то рывками. Плюс удержание плохо работает. Хотя пропусков при этом не было. По крайней мере так было на 8825. Больше я так не экспериментировал. Минимальные токи не ставлю. На драйверах ТМС это вообще бессмысленно делать ради уменьшения шума, они за счет другого снижают шум.

Ссылка на первоисточник — http://learn.watterott.com/silentstepstick/faq/
Там и формулы и калькулятор есть.

Вся информация взята с офицального сайта fysetc.com цитирую:

Мне лениво лазить в принтер и терять шаги. Потому я использую TMC2208 в режиме UART -BITBANG с программированием параметров каждого двигателя и контролем температуры. Так же этот метод более надежен тем что не зависит от погрешности внешнего шунта

Повторюсь, не все используют UART и SPI, большая часть использует standalone

а есть информация как, через что, программа на пк и т.д. Чтобы настраивать через UART? ссылку, если есть) а то не находил данной информации пока еще

Вот недавно настраивал в одну пару рук (свою). При офнутом питании принтера выдергиваем двигатель. Включаем питание. Одной рукой аккуратно один щуп втыкаем в отверстие на драйвере vref второй щуп на бп на gnd. Мультиметр стоит рядом, вижу показания. Второй рукой беру мелкую плоскую металлическую отвертку и кручу потенц. По мультиметру выставляю 1.05 В. И так на обоих драйверах по x и y. Потом выключаю принетр. Подключаю двигатели. Все готово

Все верно, только лучше использовать кирамическую отвертку и щуп прикладывать к пину Vref.
А так же не вижу смысла использовать драйвера tmc только на X и Y, а как же Z? Как же нормальное экструдирование пластика?
1,05v слегка маловато, у вас Irms всего 0,74А

Я тоже перешел на эти драйвера.

Были A4988 на X Y Z Z E
Стали TMC2208 на X Y E
Перемычки я не трогал. При замене a4988 на TMC2208 можно их оставить как есть.

С отключенным питанием отключил движки, подал питание, мультиметром НЕ_ДЕШЕВЫМ_838_830_А_ПОЛУЧШЕ замерял опорное напряжение Vref между потенциометром на драйвере (прямо куда керамической отверткой потом лазал) и пином GND на этом же драйвере.

С формулами не заморачивался.Выставлял 1.1В. Уж как сумел точно, так и поставил. Потенциометр там такой нежный, что мое дыхание сдвигает его на сотые вольта. Получилось отверткой поставить где-то 1.08В, где-то 1.07В. Для моих нужд этого оказалось достаточно. Большие скорости мой принтер не тянет, Так что и много силы на движках прикладывать нужды нет.
По результату драйвера холодные, пропусков шагов нет.

Еще, в моем принтере установлен Marlin. Поскольку китайский производитель прошивку не обновляет, пришлось прописывать мои параметры принтера в чистый Марлин 1.1.9 с сайта marlinfw.org Это нетривиальное занятие дало ясное понимание скоростей и ускорений для моей геометрии принтера. И позволяет вытягивать максимум качества из имеющегося алюминия.

Итак. движки сменились на X Y E, в прошивке в файле Configuration.h пришлось поменять строки ‘тип движка’ и ‘инверсия направления шаговика’:
543 #define X_DRIVER_TYPE TMC2208_STANDALONE
544 #define Y_DRIVER_TYPE TMC2208_STANDALONE
549 #define E0_DRIVER_TYPE TMC2208_STANDALONE
841 #define INVERT_X_DIR true //НЕ КОПИРУЙТЕ, А РУКАМИ СМЕНИТЕ ЗНАЧЕНИЕ бывшее ДЛЯ A4988 на противоположное.
842 #define INVERT_Y_DIR true
848 #define INVERT_E0_DIR true

Ну и самое главное, после смены a4988 на tmc2208 я руками шаговики больше не вращаю. Драйвера точно не любят резких, быстрых продолжительных ручных вращений шаговиков . А защитные платы ‘Protection Stick’ или иначе ‘smoothers’ или иначе двойные диодные мосты (их еще используют для сглаживания артефактов рыбьей шкуры) ко мне еще не приехали. Да и пользоваться я ими не намерен, хотя в работе проверю.

Источник

cnc-club.ru

Статьи, обзоры, цены на станки и комплектующие.

Расчет напряжения для шаговых двигателей

Аватара пользователя

Расчет напряжения для шаговых двигателей

Сообщение Nick » 22 дек 2011, 21:07

Расчет шагового двигателя

Какое напряжение должно быть у источника питания?

Чтобы рассчитать необходимое напряжение эмпирическим способом, возьмем источник питания 24В или любой другой источник, который есть у вас под рукой, и который будет выше необходимого минимума драйвера и подключим его к самой нагруженной оси.

Погоняйте ось и плавно увеличивайте скорость пока не определите максимальную скорость на которой шаговый двигатель будет работать без пропуска шагов, для тестового источник питания.

Используя следующую формулу вы можете определить необходимое напряжение питания для этой оси:
(Скорость которую вы хотите)÷(Скорость, которую вы получили * 0.9) * (Тестовое напряжение) = Необходимое напряжение питания.

Читайте также:  Навеску оксида меди массой 48 г нагрели в токе аммиака твердый продукт реакции

Пример: (300 IPM ÷ (150IPM * 0.9) * 24VDC = 53.3VDC

Удостоверьтесь что полученное напряжение питания находится в допустимых пределах для вашего драйвера!

Какое напряжение питания у моего Шагового двигателя?

Вычисление максимального напряжения для заданной индуктивности ШД

Чтобы вычислить максимальное напряжение которое вам следует использовать в зависимости от индуктивности обмоток шагового двигателя используйте эту формулу:
Максимальное напряжение = 1000 * SQRT(Индуктивность)
(SQRT — это квадратный корень.)
Пример, двигатель с 6мГн на фазу:
1000 * SQRT(0.006) = 77В Максимум.
Пример мотора с 2.5мГн:
1000 * SQRT(0.0025) = 50В Максимум.

Замечание: Не все моторы одинаково созданы одинаковыми .

Если вы используете эту формулу и двигатели кажутся слишком горячими, уменьшите напряжение пока температура не станет приемлемой. Шаговые двигатели разработаны для работы горячими, но не стоит прованивать помещение горелой изоляцией . Многие двигатели рассчитаны на выдерживание температуры до 80 o С. Для моих личных целей я ограничиваю температуру в 60 o C.

Вычисление Сопротивления и мощности рассеивания ток-ограничивающих резисторов

Замечение: Только для L/R систем.

Это простое применение закона Ома для последовательной цепи. Ваш резистор должен сбрасывать разницу в напряжении между расчетного напряжения шагового двигателя и напряжением источника питания:
Изменение напряжения на резисторе = Напряжение источника питания — расчетное напряжение шагового двигателя.

Применяя закон Ома, делим на ток шагового двигателя получаем сопротивление резистора:
Значение резистора = Изменение напряжения на резисторе / Ток обмоток ШД.

Наконец, и это очень важно, вам нужно знать мощность рассеивания резистора которые он будет рассеивать в виде тепла, на которую он должен быть рассчитан.
Значение мощности рассеивания резистора = Изменение напряжения на резисторе * Ток обмоток шагового двигателя.

Например: Шаговый двигатель промаркирован 5A на 2.5V, с источником питания в 26В имеем:
Изменение напряжения на резисторе = 26В — 2.5В = 23.5В
Сопротивление резистора = 23.5В / 5А = 4.7 Ом
Мощность рассеивания резистора = 23.5В * 5А = 117.5 Ватт

Источник



Подбор и расчет шаговых двигателей для ЧПУ

Звезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда не активна

При подборе шагового двигателя для ЧПУ необходимо отталкиваться от планируемой сферы применения станка и технических характеристик. Ниже представлены критерии выбора, классификация наиболее популярных двигателей и примеры расчета.

Как выбрать шаговый двигатель для ЧПУ: критерии

  1. Индуктивность. Следует вычислить квадратный корень из индуктивности обмотки и умножить его на 32. Полученное значение нужно сравнить с напряжением источника питания для драйвера. Различия между этими числами не должны сильно отличаться. Если напряжение питания на 30% и более превышает полученное значение, то мотор будет греться и шуметь. Если меньше, то крутящий момент будет слишком быстро убывать со скоростью. Большая индуктивность потенциально обеспечит возможность для большего крутящего момента. Однако для этого потребуется драйвер с большим напряжением питания.
  2. График зависимости крутящего момента от скорости. Позволяет определить, удовлетворяет ли выбранный двигатель условиям в техническом задании.
  3. Геометрические параметры. Имеет значение длина двигателя, фланец и диаметр вала.

Тип двигателя

Важный критерий – тип шагового двигателя для ЧПУ станка. Широко распространены биполярные, униполярные и трехфазные модели. Каждая из них имеет свои особенности:

  • биполярные чаще всего используют для ЧПУ благодаря простому подбору нового драйвера при выходе старого из строя, высокому удельному сопротивлению на малых оборотах;
  • трехфазные отличаются большей скоростью, чем биполярные аналогичного размера. Подходят для случаев, когда требуется высокая скорость вращения;
  • униполярные представляют собой несколько видов биполярных двигателей в зависимости от подключения обмоток.

Примеры расчетов шаговых двигателей для ЧПУ

Определяем силы, действующие в системе

Необходимо определить силу трения в направляющих, которая зависит от используемых материалов. Для примера коэффициент трения составляет 0.2, вес детали – 300 кгс, вес стола – 100 кгс, необходимое ускорение – 2 м/с 2 , сила резания – 3 000 Н.

  1. Чтобы рассчитать силу трения нужно умножить коэффициент трения на вес движущейся системы. Для примера: 0.2 x 9.81 (100 кгс+300 кгс). Получается 785 Н.
  2. Чтобы рассчитать силу инерции надо умножить массу стола с деталью на требуемое ускорение. Для примера: 400 x 2 = 800 Н.
  3. Чтобы рассчитать полную силу сопротивления надо сложить силы трения, инерции и резания. Для примера: 785 + 800 + 3 000. Получается 4 585 Н.

Рассчитываем мощность

Формулы, приведенные ниже, представлены без учета инерции вала самого шагового двигателя и других вращающихся механизмов. Поэтому для большей точности рекомендуется увеличить или убавить требования по ускорению на 10%.

Для расчета мощности шагового двигателя следует воспользоваться формулой F=ma, где:

  • F – сила в ньютонах, необходимая для того, чтобы привести тело в движение;
  • m – масса тела в кг;
  • а – необходимое ускорение m/c 2 .

Для определения механической мощности необходимо умножить силу сопротивления движения на скорость.

Рассчитываем редукцию оборотов

Определяется на основании номинальных оборотов сервопривода и максимальной скорости перемещения стола. Например, скорость перемещения составляет 1 000 мм/мин, шаг винта шариковой винтовой передачи – 10 мм. Тогда скорость вращения винта ШВП должна быть (1 000 / 10) 100 оборотов в минуту.

Для расчета коэффициента редукции учесть номинальные обороты сервопривода. Например, они равны 5 000 об/мин. Тогда редукция будет равна (5 000 / 100) 50.

Классификация шаговых двигателей для ЧПУ

Советские модели

В станках часто применяют шаговые двигатели индукторного типа, изготовленные в СССР. Речь о моделях ДШИ-200-2 и ДШИ-200-3. Они обладают следующими характеристиками:

Параметр ДШИ-200-2 ДШИ-200-3
Потребляемая мощность 11.8 Вт 16.7 Вт
Погрешность обработки шага 3% 3%
Максимальный статический момент 0.46 нт 0.84 нт
Максимальная чистота приемистости 1 000 Гц 1 000 Гц
Напряжение питания 30 В 30 В
Ток питания в фазе 1.5 А 1.5 А
Единичный шаг 1.8 град 1.8 град
Масса 0.54 кг 0.91 кг

При выборе следует обратить внимание на наличие индекса ОС. Это особая серия с военной приемкой. Имеет более высокое качество исполнения, чем обычные модели.

Китайские модели

Примеры китайских шаговых двигателей для ЧПУ и их характеристики представлены ниже.

Параметр Модель
JKM Nema 17 42mm
Hybrid Stepper Motor
JK42HS48-2504 JK42HS40-1704
Длина, мм 48 40 34
Ток питания в фазе, А 2.5 1.7 1.33
Единичный шаг (угловое перемещение), град 1.8 1.8 1.8
Масса, кг 0.34 0.32 0.22

Биполярные шаговые двигатели для ЧПУ от CNC Technology

Параметр Модель
86HS156-5004 57HS76-3004 42HS48-1704A
Ток питания в фазе, А 5 3 1.7
Единичный шаг (угловое перемещение), град 1.8 1.8 1.8
Индуктивность, мГн 6 3.5 2.8
Диаметр вала 14 8 5

Зная критерии выбора и ориентируясь в предложениях по шаговым двигателям на рынке можно подобрать подходящую модель для станка ЧПУ. Главное – покупать у проверенных поставщиков.

3 причины купить шаговый двигатель для ЧПУ в компании CNC Technology

  1. Двигатели от надежных производителей, эти же двигатели мы используем в наших станках.
  2. Всегда в наличии на складе.
  3. Комплексность: в нашем каталоге можно подобрать не только ШД, но и драйверы, датчики, соединительные муфты и другие комплектующие.

Получить консультацию по выбору шагового двигателя можно по телефону 8 (800) 350 33 60.

Источник