Pikap24.ru

Автомобильный журнал
4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Шаговый двигатель технические характеристики

Характеристики шагового двигателя

Шаговое устройство — бесщеточный двигатель с несколькими обмотками, функционирующий по синхронному принципу.

С точки зрения конструкции механизм предельно прост и состоит из трех основных элементов:

  • выводы,
  • вал,
  • круглый корпус.

Принцип работы шагового двигателя заключается в поочередной активации обмоток, которые обеспечивают вращение / остановку ротора.

Стартер и ротор вращаются под воздействием магнитного потока, при этом зависимость силы вращения механизма прямо пропорциональна силе магнитного поля, мощность которой коррелирует с числом витков в обмотке и значением электрического тока в ней.

Таким образом, устройство может быть описано, как механизм, трансформирующий электроимпульсы во вращение.

Гибридные шаговые двигатели KIPPRIBOR серии SMO

Описание и назначение шаговых двигателей KIPPRIBOR серии SMO:

Гибридные шаговые двигатели KIPPRIBOR серии SMO – двигатели которые преобразуют управляющий сигнал в виде последовательности импульсов в пропорциональный числу импульсов фиксированный угол поворота. Используются в системах линейного перемещения, конструкциях роботов-манипуляторов, прочих конструкциях, требующих точного позиционирования исполнительных устройств и механизмов.
Основное достоинство шагового двигателя заключается в том, что точность позиционирования его ротора обеспечена конструкцией. При подаче управляющего импульса на драйвер, ротор двигателя совершает поворот на угол равный величине углового шага. Кроме того, шаговые двигатели KIPPRIBOR серии SMO могут работать в микрошаговом режиме.

Преимущества шаговых двигателей KIPPRIBOR серии SMO:

Двигатели серии SMO соответствуют стандарту National Environment Management Authority (NEMA). Линейка представлена наиболее востребованными габаритами двигателей: SMO-17 – NEMA17, SMO-23 – NEMA23, SMO-34 – NEMA34.

Отличаются надежностью и высоким эксплуатационным ресурсом.

Двигатели KIPPRIBOR серии SMO относятся к гибридному типу шаговых двигателей и сочетают в себе лучшие качества эволюционных предшественников: реактивных двигателей и двигателей с постоянными магнитами.

Для обеспечения точности позиционирования не требуют дополнительных элементов – датчиков, энкодеров. Таким образом снижается общая стоимость системы в целом.

Двигатели KIPPRIBOR серии SMO обладают высокими механическими характеристиками.

Серия представлена двигателями как с четырехвыводной, так и с восьмивыводной схемой соединения обмоток. 8-выводная схема является более гибкой при выборе вариантов подключения.

Общие технические характеристики гибридных шаговых двигателей KIPPRIBOR серии SMO:

СерияSMO-17SMO-23SMO-34
Ширина фланца42 мм (NEMA17)57 мм (NEMA23)86 мм (NEMA34)
Количество фаз обмотки2
Угловой шаг1,8°
Радиальное биение вала≤0,02 мм
Осевой разбег вала≤0,08 мм
Максимальная радиальная нагрузка (на расстоянии 20 мм от фланца)28 Н75 Н220 Н
Максимальная осевая нагрузка10 Н15 Н60 Н
Тип электрического подключенияКабельный вывод (

Модификации гибридных шаговых двигателей KIPPRIBOR серии SMO-17:

Удержива-
ющий момент, кг*см

Модификации гибридных шаговых двигателей KIPPRIBOR серии SMO-23:

Удержива-
ющий момент, кг*см

Модификации гибридных шаговых двигателей KIPPRIBOR серии SMO-34:

Удержива-
ющий момент, кг*см

SMO-17

SMO-23

SMO-34

* – значение L (длина двигателя) смотрите в таблице модификаций для двигателей соответствующего габарита.

Модификации с 4 выводами

Модификации с 8 выводами

Модель шагового двигателя KIPPRIBORДрайверы, снятые с производстваОбновленная линейкаОбновленная линейка
(специальные драйверы)
SMD–M430DSMD–DM542SMD–M545DSMD–DM556DSMD–M860DSMD–DM860DSMD–2O.17.16.R2SMD–2O.24.40SMD–2O.34.60SMD–2O.24.40.IOSMD–2O.24.40.IRSMD–2O.24.40.2IR
SMO–17.H218S.3K20.040.4K.034V
SMO–17.H218S.2K80.084.4K.034V
SMO–17.H218S.2K80.170.4K.034VV
SMO–17.H218S.4K20.040.4K.040V
SMO–17.H218S.4K50.080.4K.040V
SMO–17.H218S.5K20.120.4K.040VV
SMO–17.H218S.4K00.168.4K.040VV
SMO–17.H218S.4K00.170.4K.040VV
SMO–17.H218S.4K50.040.4K.048V
SMO–17.H218S.5K00.100.4K.048VV
SMO–17.H218S.5K50.130.4K.048VV
SMO–17.H218S.5K50.150.4K.048VV
SMO–17.H218S.5K20.168.4K.048VV
SMO–17.H218S.7K00.150.4K.060VV
SMO–23.H218S.5K50.100.4K.041VV
SMO–23.H218S.5K00.200.4K.041VVVVV
SMO-23.H218S.8K20.150.4K.051VVVVV
SMO-23.H218S.9K00.200.4K.051VVVVV
SMO-23.H218S.13K5.150.4K.056VVVVV
SMO-23.H218S.12K6.280.4K.056VVVVV
SMO-23.H218S.12K0.300.4K.056VVVVV
SMO-23.H218S.19K0.280.4K.076VVVVV
SMO-23.H218S.20K0.300.4K.076VVVVV
SMO-23.H218S.20K0.400.4K.076VVVVV
SMO-23.H218S.22K0.300.4K.082VVVVV
SMO-23.H218S.20K0.400.4K.082VVVVV
SMO-23.H218S.25K0.300.4K.100VVVVV
SMO-23.H218S.25K0.400.4K.100VVVVV
SMO-23.H218S.30K0.300.4K.112VVVVV
SMO-23.H218S.28K0.350.4K.112VVVVV
SMO-23.H218S.30K0.400.4K.112VVVVV
SMO-34.H218S.35K0.400.4K.078VV
SMO-34.H218S.45K0.420.4K.078VV
SMO-34.H218S.45K0.600.8K.078VVV
SMO-34.H218S.45K0.450.4K.082VVV
SMO-34.H218S.50K0.560.8K.082VVV
SMO-34.H218S.68K0.500.4K.100VVV
SMO-34.H218S.65K0.500.8K.100VVV
SMO-34.H218S.60K0.500.4K.118VVV
SMO-34.H218S.85K0.600.4K.118VVV
SMO-34.H218S.85K0.500.8K.118VVV
SMO-34.H218S.85K0.560.8K.118VVV
SMO-34.H218S.100K.500.4K.156VVV
SMO-34.H218S.122K.620.4K.156VVV
SMO-34.H218S.120K.490.8K.156VVV
SMO-34.H218S.120K.560.8K.156VVV

Структура условного обозначения при заказе гибридных шаговых двигателей KIPPRIBOR серии SMO:

Например: SMO-23.H218S.12K6.280.4K.056

Вы заказали: гибридный шаговый двигатель KIPPRIBOR серии SMO-23, фланец 56 мм, 2-фазный с угловым шагом 1,8°, квадратного исполнения, максимальный статический синхронизирующий (удерживающий) момент 12,6 кг/см, номинальный ток фазы 2,8 А, обмотка с 4 выводами, длина 56 мм.

Электроника для ЧПУ станков, в которой можно использовать драйвер шагового двигателя A4988.

Драйвер шагового двигателя A4988 можно подключить к микроконтроллеру, например к Arduino, напрямую.

Скетч вращения шагового двигателя NEMA 17, драйвер A4988.

Программа для вращения шагового двигателя NEMA 17, драйвер A4988. Сначала мотор совершает полный оборот в одну сторону, потом в другую.

Подробнее о подключении шаговых двигателей к Ardiono смотрите на сайте Ардуино технологии.

Для более простого подключения шагового двигателя к Arduino или другому микроконтроллеру существуют модули. Модули бывают разные, на фото ниже приведен пример двух различных модулей.

Распиновку и как подключать модуль драйвера A4988 будем рассматривать в следующей статье.

Использование драйвера A4988 с CNC shield v3 и CNC shield v4.

Драйвер A4988 можно установить на CNC shield v3 и CNC shield v4. CNC shield используются для управления ЧПУ станками и облегчают сборку электроники.

Данный набор позволяет без пайки собрать электронику для двух осевых, трех осевых, четырех осевых ЧПУ станков, а также для самостоятельной сборки 3D принтеров. При реализации ЧПУ станков данные шилды используются достаточно часто благодаря своей низкой цене и простоте сборки.

Более подробно CNC shield v3 и CNC shield v4 будем рассматривать в следующих статьях.

Мы еще не рассмотрели использование данных драйверов для создания 3D принтеров на основе Ramps. Но это совсем другая история.

Вывод можно сделать следующий. Не смотря на свою небольшую стоимость и небольшой размер, драйвера отлично подходят для реализации большого количества проектов. От самодельных станков, до роботов манипуляторов.

Понравился Драйвер шагового двигателя A4988? Не забудь поделиться с друзьями в соц. сетях.

А также подписаться на наш канал на YouTube, вступить в группу Вконтакте, в группу на Facebook.

Спасибо за внимание!

Технологии начинаются с простого!

4.3.1.4. Критерий выбора двигателя¶

Для управление током в обмотках двигателях используется принцип широтно-импульсной модуляции, приводящий к колебаниям тока на частоте модуляции (так называемый «токовый риппл»). В зависимости от параметров используемого двигателя (индуктивность его обмоток, омическое сопротивление) риппл может быть разным. Такие резкие колебания тока могут приводить к тому, что мотор нагреется сильнее, чем ожидается при номинальном токе, т.е. (frac> > 1) , где (RI_s^2) — мощность, которая ожидалась бы при прохождении постоянного тока (I_s) , (P_) — действительная мощность, выделяемая в двигателе. Чтобы оценить перегрев, рекомендуем воспользоваться следующим графиком:

Значения параметра RT/L для некоторых моторов ¶

МоторRT/L
200.19576
280.07253
28s0.07168
4118L1804R0.02715
4118S1404R0.02844
42470.0273
D42.30.0223
56180.0146
5618R0.0146
59180.0116
5918B0.012
VSS420.029
VSS430.0256
ZSS0.04248
DCERE250.2106

Последовательность действий:

  • Расчёт параметра (frac) , где (R, L) — сопротивление и индуктивность обмотки (см. документацию на соответствующий двигатель), (T) — время периода модуляции. Его следует взять равным 51.2 мкс для шаговых двигателей и 25.6 мкс для двигателей постоянного тока.
  • Расчёт параметра (frac) , характеризующего превышение питающего напряжения над номинальным. Тут (V) — напряжение питания, (R) — сопротивление обмотки, (I_s) — ток стабилизации.
  • Определение перегрева. После первых двух шагов на график можно нанести соответствующую точку. Теперь нужно определить области, которые соответствуют степеням перегрева. Например, области между линиями 1.1 и 1.2 соответствуют значениям перегрева (1.1 * RI_s^2) and (1.2 * RI_s^2) .

Пример расчёта для двигателя DCE1524:

  • (T) = 25.6 мкс
  • (R) = 5.1 Ом
  • (L) = 70 мкГн
  • (frac) = 1.86

Далее проводим вертикальную линию, по которой можно сделать вывод какой будет перегрев при разных питающих напряжениях (эта линия проведена на графике выше). Допустим, что желаемый ток стабилизации (I_s = 500 мА) . Номинальное напряжение в таком случае: (R * I_s) = 2.55 В. Тогда при превышении этого напряжения больше чем в 5, но меньше чем в 10 раз, перегрев будет между 1.5 и 1.6. А при питающем напряжении в 30 В двигатель нагреется в (simeq) 1.65 раз сильнее чем ожидается.

Для облегчения работы, все основные двигатели и их параметры были рассчитаны (см. Значения параметра RT/L для некоторых моторов ).

Что такое шаговый двигатель?

Шаговый двигатель – это исполнительный привод многих современных аппаратов: станков, приворов, автоматов. Шаговый двигатель в паре со специальным блоком управления призван преобразовывать входной электрический сигнал в механическое перемещение ротора – определенный угол, назваемый также основным угловым шагом двигателя.

По принципу действия шаговый двигатель относится к двигателям синхронного типа: в нем существует связь между сигналом питания и положением ротора двигателя.

В настоящий момент распространены и повсеместно применяются гибридные шаговые двигатели, которые обладают достоинствами двигателей с постоянными магнитами и синхронных реактивных двигателей с переменным магнитным сопротивлением. Гибридные шаговые двигатели имеют вращающий момент, пропорциональный току, и характеризуются большим числом шагов на оборот.

Шаговый двигатель (ШД) может быть рассмотрен как ДПТ без коллекторного узла. Обмотки ШД являются частью статора. На роторе расположен постоянный магнит или, для случаев с переменным магнитным сопротивлением, зубчатый блок из магнитомягкого материала. Все коммутации производятся внешними схемами. Обычно система мотор — контроллер разрабатывается так, чтобы была возможность вывода ротора в любую, фиксированную позицию, то есть система управляется по положению. Цикличность позиционирования ротора зависит от его геометрии.

Принято различать шаговые двигатели (Autonics, Motionking, Fulling motor) и серводвигатели (Lenze). Принцип их действия во многом похож, и многие контроллеры могут работать с обоими типами. Основное отличие заключается в шаговом (дискретном) режиме работы шагового двигателя (n шагов на один оборот ротора) и плавности вращения синхронного двигателя. Серводвигатели требуют наличия в системе управления датчика обратной связи по скорости и/или положению, в качестве которого обычно используется резольвер или sin/cos энкодер. Шаговые двигатели преимущественно используются в системах без обратных связей, требующих небольших ускорений при движении. В то время как синхронные сервомоторы обычно используются в скоростных высокодинамичных системах.

Шаговые двигатели (ШД) делятся на две разновидности: двигатели с постоянными магнитами и двигатели с переменным магнитным сопротивлением (гибридные двигатели). С точки зрения контроллера отличие между ними отсутствует. Двигатели с постоянными магнитами обычно имеют две независимые обмотки, у которых может присутствовать или отсутствовать срединный отвод (см. рис. 1).

Биполярные шаговые двигатели с постоянными магнитами и гибридные двигатели сконструированы более просто, чем униполярные двигатели, обмотки в них не имеют центрального отвода (см. рис. 2).

Оказалось, что есть замечательная библиотека для шаговых двигателей, написанная ребятами из Adafruit. Используем библиотеку AcclStepper и шаговый двигатель начинает работать плавно, без чрезмерных вибраций.

  1. Никогда не подключайте/отключайте двигатель, когда на контроллер подано питание.
  2. При выборе источника питания, обратите внимание не только на вольтаж, но и на мощность адаптера.
  3. Не расстраивайтесь, если контроллер A4988 вышел из строя. Просто закажите новый;)
  4. Используйте библиотеку AcclStepper вместо голого кода Arduino. Шаговый двигатель с использованием этой библиотеки будет работать без лишних вибраций.
  • Индуктивность.

Рассчитайте квадратный корень из индуктивности обмотки, а потом умножьте его значение на цифру 32. Полученные данные сравните с максимальным показанием напряжения непосредственного источника питания для имеющегося драйвера. Между этими данными не должно быть большого различия. Важно понимать, что если напряжение питания превышает полученное значение более чем на 30%, то в результате мотор будет шуметь и перегреваться. Если показание меньше 30%, то крутящий момент станет быстро убывать вместе со скоростью. Запомните, что большая индуктивность в перспективе обеспечивает условия для большего крутящего момента. Отметим, что для этого необходим драйвер с увеличенным напряжением питания.

Зависимость крутящего момента и скорости.

Данный параметр позволяет определить, подходит ли подобранный двигатель условиям, прописанным в тех. задании.

Геометрические параметры.

Обязательно изучите, какое значение имеет длина двигателя, фланец и диаметр вала.

Рекомендация №1.

Помимо изучения вышеперечисленных параметров, важно обратить внимание на омическое сопротивление фаз, а также номинальный ток в фазе, момент инерции ротора и MAX статический синхронизирующий момент.

Пример того, как начать работу с Nema 17 и Arduino

Простой пример, чтобы начать использовать это шаговый двигатель NEMA 17 С Arduino вы можете собрать эту простую схему. Я использовал драйвер для двигателей DRV8825, но вы можете использовать другой и даже другой шаговый двигатель, если хотите изменить проект и адаптировать его к своим потребностям. То же самое происходит с кодом скетча, который вы можете изменить по своему усмотрению .

В случае используемого драйвера он выдерживает напряжение 45 В и 2 А, поэтому идеально подходит для шаговых двигателей или шаговых двигателей малого и среднего размера, таких как биполярный NEMA 17. Но если вам нужно что-то «тяжелее», мотор побольше, например NEMA 23, то вы можете использовать драйвер TB6600.

Помните, что вы также можете использовать библиотеку AccelStepper для лучшей управляемости. Библиотека, написанная Майком Макколи, очень практичная для ваших проектов, с поддержкой ускорения и замедления, что является большим преимуществом для множества функций.

Лас- связи суммированы следующие:

  • Двигатель NEMA 17 имеет соединения GND и VMOT с источником питания. Который на изображении появляется с компонентом с нарисованным лучом и конденсатором. Источник должен иметь напряжение от 8 до 45 В, а добавленный конденсатор, который я добавил, может быть 100 мкФ.
  • Две катушки шагового двигателя подключены к A1, A2 и B1, B2 соответственно.
  • Вывод GND дайвера подключен к GND Arduino.
  • Вывод VDD драйвера подключен к 5 В Arduino.
  • STP и DIR для шага и направления подключены к цифровым контактам 3 и 2 соответственно. Если вы хотите выбрать другие выводы Arduino, вам просто нужно соответствующим образом изменить код.
  • RST и SLP для сброса и сна драйвера должны быть подключены к 5v платы Arduino.
  • EN или активационный контакт могут быть отключены, так как в этом случае драйвер будет активен. Если он установлен на HIGH вместо LOW, драйвер отключен.
  • Остальные контакты будут отключены .

Относительно код эскизаЭто может быть так просто, чтобы заставить NEMA 17 работать и приступить к работе, каламбур .

больше информации, вы можете проконсультироваться с курсом программирования с Arduino IDE пользователя Hwlibre.

Содержание статьи соответствует нашим принципам редакционная этика. Чтобы сообщить об ошибке, нажмите здесь.

Полный путь к статье: Бесплатное оборудование » Электронные компоненты » Nema 17: все о шаговом двигателе, совместимом с Arduino

голоса
Рейтинг статьи
Читать еще:  Шаговый двигатель какие обороты
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector