Автомобили

Как только он поступил в продажу, многие захотели понять — новый это или просто переделанный автомобиль? Конечно, можно долго ломать голову, но нам интересны другие характеристики этой модели. Говоря простым языком, Лада Приора седан — это сейчас тот автомобиль, который тянет весь великий и могучий АВТОВАЗ.

 

  • Доллар - 30.4199
  • Евро   -  39.2173

Крепление шагового двигателя. Самонаводящиеся солнечные панели с управлением от мобильника — Этап 6: крепления для шаговых двигателей Nema 23

Опубликовано: 22.08.2018

Устройство и управление шаговым двигателем

Определение

Шаговый двигатель - синхронный бесколлекторный электродвигатель с несколькими обмотками, в котором ток подаваемый в одну из обмоток статора вызывает фиксацию ротора. Последовательная активация обмоток двигателя вызывает дискретные угловые перемещения (шаги) ротора. Управлять ШД намного сложнее чем обычным коллекторным двигателем — нужно в определенной последовательности переключать напряжения в обмотках с одновременным контролем тока. Для управления ШД используются специальные устройства - драйверы.

Описание и устройство

Более подробно про устройство и управление шаговым двигателем можно прочитать в википедии. В целом, его конструкция похожа на обычный бесколлекторный двигатель с ротором особой формы.

Виды ШД

В зависимости от конфигурации обмоток двигатели делятся на биполярные и униполярные. Биполярный двигатель имеет одну обмотку в каждой фазе, которая для изменения направления магнитного поля должна переполюсовывается драйвером. Всего биполярный двигатель имеет две обмотки и, соответственно, четыре вывода. Униполярный двигатель также имеет одну обмотку в каждой фазе, но от середины обмотки сделан отвод. Это позволяет изменять направление магнитного поля, создаваемого обмоткой, простым переключением половинок обмотки. Таким образом, в униполярном двигателе используется другой способ изменения направления магнитного поля. Средние выводы обмоток могут быть объединены внутри двигателя, поэтому такой двигатель может иметь 5 или 6 выводов. Иногда униполярные двигатели имеют раздельные 4 обмотки, по этой причине их ошибочно называют 4-х фазными двигателями. Каждая обмотка имеет отдельные выводы, поэтому всего выводов 8. При соответствующем соединении обмоток такой двигатель можно использовать как униполярный или как биполярный. Биполярный двигатель (а), униполярный (б) и четырехобмоточный (в):

Особенности ШД

Важными свойствами ШД, о которых надо обязательно иметь четкое представление, являются

Дискретность перемещений.  Основное свойство, из которого вытекают все остальные. Большинство моторов делает 200 или 400 шагов на оборот, однако конструкция ШД позволяет фиксировать ротор в промежуточных положениях, что позволяет добиться дробления шага до 800-10000(и даже более) шагов/оборот. Ограниченная точность установки ротора  Подавляющее производимых ШД имеют погрешность при выполнении установки ротора в размере плюс-минус 5% от величины шага, т.е. для двигателя с шагом 1.8 град погрешность составит плюс-минус 5.4 минуты. На практике это означает, что, при дроблении шага 1:10 величина шага уже будет равна погрешности установки, и большие деления не обеспечат более точного перемещения. Единственным их применением остается повышение плавности работы ШД(см. ниже п. "Резонанс"). Обратная зависимость момента от скорости.  Приближенно, можно говорить о том, что величина момента, помноженная на скорость вращения вала ШД - величина постоянная. С увеличением скорости вращения крутящий момент на валу падает пропорционально. Резонанс ШД.

Преимущества шаговых двигателей

см. основную статью Шаговые двигатели или серводвигатели?

Угол поворота ротора определяется числом импульсов, которые поданы на двигатель Двигатель обеспечивает полный момент в режиме остановки (если обмотки запитаны) Повторяемость. Как было сказано, шаговые двигатели имеют точность 3-5% от величины шага. Эта ошибка не накапливается от шага к шагу Возможность быстрого старта/остановки/реверсирования Высокая надежность, связанная с отсутствием щеток, срок службы шагового двигателя фактически определяется сроком службы подшипников Однозначная зависимость положения от входных импульсов обеспечивает позиционирование без использования обратной связи Возможность получения очень низких скоростей вращения для нагрузки, присоединенной непосредственно к валу двигателя без редуктора Большой диапазон скоростей Низкая стоимость(по отношению к сервоприводам)

Недостатки шаговых двигателей

Резонанс Возможен пропуск шагов, и как следствие - потеря контроля положения(ввиду отсутствия обратной связи) Потеря момента и стабильности на высоких скоростях Невысокая удельная мощность

Управление шаговым двигателем

Самый простой вариант: Есть четыре электромагнитные катушки A, B, A’, B’. Если по ним пропускать ток — они становятся магнитами (катушки А и В активны при “прямом” направлении тока, A’ и B’ — при “обратном”). Есть колесо с зубчиками (например, зубчик один — стрелка). Зубчик притягивается к той катушке, по которой пропускают ток. Таким образом, если последовательно включать ток в катушках, то стрелка будет совершать вращательное движение. Чтобы сделать это движение более плавным, можно добавлять зубчики, можно катушки, а можно и то и другое — принцип остаётся тот же, меняется только тяга и угол поворота за один вкл/выкл. Обычно используется следующая конфигурация: катушки выстраиваются по четыре вдоль периметра вращения, на каждую четвёрку есть по зубцу, таким образом есть шестерёнка и много катушек вокруг неё. Рассмотрим самую простую модель с четырьмя катушками и одним зубчиком. Подумаем, какими способами можно вращать стрелку. Допустим, начальное её положение — у B’. 1. Самое очевидное: Включаем А: стрелка останавливается напротив А. Выключаем А, включаем В: стрелка идёт к В и останавливает напротив. Выключаем В, включаем A’: стрелка останавливает уже у A’. Выключаем A’, включаем B’: стрелка идёт к B’ и останавливает напротив. Выключаем B’, включаем А: стрелка останавливается напротив А. и т.д.

За каждый раз раз совершается вращение в 90 градусов, полный круг, соответственно, за четыре раза. Быстро, но очень резко. Чем плохо: Резко, потому шумно. Сразу большой угол поворота, поэтому в зависимости от груза инерция может быть большой, и разогнавшаяся стрелка не остановится сразу, поэтому нужна бОльшая задержка перед тем, как выключить текущую катушку и включить следующую. Из-за проблемы выше, если скорость сделать слишком большой, можно потерять контроль над вращением, и у вас что-нибудь куда-нибудь улетит или движение станет совсем уж странным. Чем хорошо: относительно просто реализуемо.

2. Чуть-чуть менее очевидное решение: Включаем А и B’: стрелка останавливается между А и B’, ровно посередине. Выключаем B’, включаем В: стрелка фиксируется между А и В. Выключаем А, включаем A’: стрелка между В и A’. Выключаем В, включаем B’: стрелка останавливается между A’ и B’. Выключаем A’, включаем А: стрелка между B’ и А. И т.д. За раз — те же 90 градусов, полный круг тоже за четыре раза. Тоже резко. Что плохо: Все то же, что и в предыдущем методе Плюс чуть-чуть сложнее в реализации, но не слишком. Что хорошо: Одновременно “в силе” сразу две катушки, то есть тяга гораздо лучше, чем у предыдущего метода. Соответственно, порог скорость + инерция, после которого мы теряем управление, становится выше по сравнению с первым методом.

3. Измельчим шаги: Пусть у нас для каждого мотора есть не только состояние вкл/выкл, а некая таблица состояний: a) 0% 50% 100% Здесь 50% означает, что сила тока в катушке 50% от максимальной. Можно ещё мельче: b) 0% 25% 50% 75% 100% Или ещё мельче. Тогда последовательность будет такой: B’ 100%, А 0% B’ 75%, А 25% B’ 50%, А 50% B’ 25%, А 75% B’ 0%, А 100% И то же самое для пар А-В, В-A’, A’-B’, B’-В Что плохо: Сложнее реализовать. Что хорошо: Шаг мельче, следовательно меньше шума и дребезжания, движение более плавное. Меньше проблем с инерцией и потерей управления. Можно сделать ещё мельче, и движение будет ещё плавнее.

4. Будем подавать ток аналоговым способом. Так сказать предельный случай при увеличении частоты разбиения до бесконечности. B’ плавно меняем от 100% до 0%, А от 0% до 100%, и так для всех пар А-В, В-A’, A’-B’, B’-В. Чем хорошо: Очень плавно, хороший контроль, хорошая тяга. И тишинааа. Чем плохо: Аналогово. Запатентовано.

5. Используем следующий вариант: Включаем B’ и А: стрелка между B’ и А. Выключаем B’: стрелка у А. Включаем В: стрелка между А и В. Выключаем А: стрелка у В. Включаем A’: стрелка между A’ и В. Выключаем В: стрелка у A’. Включаем B’: стрелка между B’ и A’. Выключаем A’: стрелка у B’ Включаем А: стрелка между B’ и А. И т.д. Отличается от “0%,50%,100%” шага 3 только тягой. 5 — сильнее.

Методы 1, 2, 3, 5 — стандартные, у них даже есть обозначения. Если считать положение “у катушки” за 1, а положение “между катушками” за 2, следующие обозначения станут понятными: Режим 1 будет называться 1 phase (полношаговый) (стрелка останавливается только на фазе “1”), но он почти не используется — тяга нехороша и вообще. Режим 2: 2 phase (полношаговый) (только на фазе “2”). Режим 5: 1-2 phase (полушаговый) (останавливаемся и на “1” и на “2”). Режим 3: В зависимости от частоты разбиения: 4 (Цикл от положения “перед катушкой” до “перед следующей катушкой” равен четырём шагам): 2W1-2 phase (2*2 = 4) 8: 4W1-2 phase (4*2 = 8) По-русски микрошаговый.

Режим 3-а никак не называется, потому что не используется, а метод 4 — запатентован.

purelogic.ru

Самонаводящиеся солнечные панели с управлением от мобильника - Этап 6: крепления для шаговых двигателей Nema 23

Этап 6: крепления для шаговых двигателей Nema 23

Солнечные панели по азимуту и высоте управляются с помощью шаговых двигателей. Для монтажа этих двигателей нужны крепёжные блоки, которые изготовлены из обрезков строительных досок 5×10 см. Вам понадобится два блока с квадратным основанием 90 мм.

Первым делом надо вырезать блоки по размеру. Отмерьте 90 мм от двух краев доски и отпилите ножовкой. Имея кусок доски 5×10 см длиной 90 мм, остается только отрезать лишнюю часть от 100 мм и получиться квадратный блок 90 мм.

Наметьте центр квадратного основания, проведя две диагонали на поверхности. Для большой точности, сначала надо взять сверло Форстнера 35 мм и проделать большое отверстия в крепежном блоке им. Затем окончательно рассверлить отверстие перкой в 38 мм до размера фланца шагового двигателя.

Вы можете сразу вырезать отверстие перкой, но так неприятно наблюдать, как она рвёт древесину. Отверстие получается не очень точным и чистым после большой перки.

Теперь просверливайте перекрестно меньшие отверстия с каждой стороны крепежного блока как в швейцарском сыре. Можно использовать сверло Форстнера 5/8 дюйма для этого. Эти отверстия позволят добраться до муфты мотора во время монтажа.

Двигатель крепится к крепежному блоку с помощью длинных 2 ? дюймовых шурупов Kreg. Чтобы проделать отверстия для крепежных шурупов, поместите двигатель в требуемое положение и, используя его крепежные отверстия как направляющие, врежьтесь сверлом. Применив сверло для косых шурупов 1,6 мм, затем придется увеличивать получившиеся в крепежном бруске отверстия до 3.2 мм, дабы иметь возможность небольшой регулировки во время установки.

В качестве приводных валов длиною 105 мм использованы шпильки 3/8 дюйма равные 9.5 мм. Они отрезаны от длинного стержня двухметровой длины. Нам понадобиться две такие детали.

Муфты валов взяты от старого станка с ЧПУ. Они были рассверлены с одной стороны, чтобы соответствовать шпильке в 9.5 мм. С другой стороны муфта отлично наделась на 6 мм вал двигателя. Использованные муфты очень высокотехнологичны — гибкие, спиральные, но на самом деле они не столь важны для подобного самодельного устройства. Автор хотел применить то, что у него было. Вы вполне можете использовать гибкие шланги с хомутами в качестве альтернативы этому соединению.

ДАЛЕЕ:  Этап 7: сборка основания

 

volt-index.ru

ЧПУ на Ардуино | Быстрый станок с ЧПУ

Следующая доработка коснулась скорости работы станка с ЧПУ в ущерб его мощности. Также получили небольшую потерю точности. Потребуется доработать механическую часть передачи вращательного движения шаговых двигателей в линейное движение соответствующих платформ.Для переделки передачи в ременную потребуются следующие детали:

плоские мебельные уголки (3 штуки) зубчатый ремень GT2-6mm open timing belt (2-3 метра, в зависимости от размера станка с ЧПУ) зубчатые шкивы GT2 Timing Pulley (6 шт) 2 мм проволока, саморезы

Покупка деталей

Самые важные детали для очередной доработки станка - это зубчатый ремень и зубчтаые шкивы. Как обычно, всё покупаем у китайцев.Ремень можно найти по запросу GT2-6mm open timing belt, а зубчатые шкивы - GT2 Timing Pulley. Я купил 10 метров зубчатого ремня и 10 шкивов. Такой комплект на aliexpress.com мне обошёлся в 25$, что не сильно повлияло на стоимость домашнего станка с ЧПУ на Ардуино. Остальные компоненты быстрого станка с ЧПУ (уголки, проволоку и саморезы) брал в Леруа Мерлен.

Крепление шаговых двигателей

Для ременной передачи потребуется развернуть ШД на 90 градусов и установить их таким образом, чтобы ось ротора каждого из них была перпендикулярна направлению перемещения соответствующей платформы. Чтобы развернуть двигатели необходимым образом, были приобретены стандартные плоские мебельные уголки (3 шт.). Размеры выбирались "на глазок" (внешняя грань примерно 5 см).

Далее уголки были изогнуты, как показано на следующем фото.

Также в уголках были просверлены дополнительные отверстия для крепления шаговых двигателей. Уголки с одной стороны были укорочены, чтобы совпадать по размерам с соответствующей гранью ШД 17HS3404N. С помощью винтов фиксируем полученные уголки на шаговых двигателях. Также на двигатель устанавливаем зубчатый шкив. Шаговый двигатель готов к установке на станок с ЧПУ.

Изготовление натяжного ролика прокрутки ремня

В качестве натяжных роликов я решил использовать зубчатые шкивы. По размерам они подходят, да и поиском подходящих роликов заморачиваться не хотелось. Благо, купил я сразу 10 штук таких шкивов. Изогнув обрезки 2мм проволоки я сделал вот такие роликодержатели. А из гвоздя диаметром 5мм сделал оси для вращения зубчатого шкива.

Ролик в сборе.

Крепление ремня к платформе станка с ЧПУ

Отрезаем ремень необходимой длинны. Мы его замкнём в месте крепления к платформе. Для этого на платформе в нужном месте крепим брусок. В брусок вкручиваем саморез. Под саморез устанавливаем шайбу с резиновой юбкой. Под юбку подсовываем концы ремня и затягиваем саморез.

Монтаж ролика и шагового двигателя на раму станка с ЧПУ

Теперь на раму напротив места крепления зубчатого ремня к платформе устанавливаем шаговый двигатель. Сразу на зубчатый шкив надеваем ремень.

На раму с противоположной стороны от установленного ШД я вкрутил длинный саморез и к нему на пружине повесил самодельный ролик, на который натянул зубчатый ремень. Однако при работе станка силы пружины оказалось мало и часто двигатель прокручивался. Пружина была снята и ролик к саморезу в нужном месте я привязал обычной ниткой, положив её в несколько слоёв. Это помогло, и станок заработал как надо.

Ниже фото с видом зубчатого ремня, натянутого между роликом и шаговым двигателем.

Настройка драйверов ШД и программы

Дарйвера шаговых двигателей я настроил на 800 шагов / оборот. Это потребовалось для сглаживания работы станка. В настройках программы надо установить правильное перемещение в мм, соответсвующее одному шагу. Для моих шкивов оно составило 0.025.

 

ecnc.ru

rss