Sw-motors.ru

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

Вам не нравятся шаговые моторы, да вы просто не умеете их готовить

Вам не нравятся шаговые моторы, да вы просто не умеете их готовить

  1. Начало изучения
  2. Первая тестовая программа — равномерное вращение
  3. Вторая тестовая программа — разгон
  4. Третья тестовая программа — подбор стартового шага
  5. Четвертая тестовая программа — подбор минимального шага
  6. Пятая тестовая программа — минимальный шаг и торможение
  7. Шестая тестовая программа — равноускоренное движение
  8. Ссылка для скачивания: Программы и схемы для тестов

В рамках проекта «Балансирующий робот» я, с целью изучения возможности использования в качестве ходовых, приобрел пару шаговых двигателей 35HM-0304A4. Планируется использовать их напрямую — без редукторов на колесных осях, что конечно накладывает на двигатели определенные ограничения.

До сборки нового балансирующего робота я решил изучить режимы работы данного экземпляра и, по возможности адаптировать его работу под робота.

Из документации при покупке ясно было только два факта: двигатель имеет активное сопротивление обмотки

26 Ом; шаг двитателя 0.9 градуса. Все остальное требовалось выяснить.

На вал двигателя уже запрессована зубчатая шестерня, мне достался экземпляр с 15 зубами. С боков имеются очень удобные ушки, для крепления к корпусу балансирующего робота, это удачная находка, я уже использовал их в 3D модели нового робота. Масса мотора около 100 гр.

Измеренные значения составили: индуктивность

0.9мГн, активное сопротивление

25 Ом. Индуктивность двигателя невелика, что возможно позволит довольно значительно его разгонять.

Управлять шаговиком я буду при помощи хорошо зарекомендовавшего себя драйвера DRV8825 на плате китайского производства. Особенностью данного драйвера является поддержка тока до 2,5A, при этом до 1.5A даже не требуется радиатор (в схеме драйвера используются полевые транзисторы).

При использовании платы изображенной ниже, максимальный ток регулируется при помощи подстроечного резистора. Головка вращения резистора металлическая и находится под напряжением (0-1.5V), измерив данное напряжение при помощи мультиметра (Головка резистора — GND) и умножив полученное значение на два, получаем максимальный ток фазы двигателя, т.е. драйвер ограничит ток каждой фазы нашего двигателя именно этим значением.

Выводы на плате драйвера подписаны, но я приведу рисунок и поясню значения тех выводов, которые мы будем использовать.
  • ENABLE — ноль на данной ноге включает двигатель, т.е. если других сигналов не поступило, то вал двигателя будет жестко зафиксирован в положении близком к текущему.
  • M0,M1,M2 — настройка микрошагового режима, драйвер может работать с микрошагом до 1/32 значения от полного шага. По умолчанию, когда данные выводы не подключены, используется полный шаг, для нашего мотора это 0.9 градусов (400 шагов на оботор).
  • RESET — сброс драйвера, вместе с сигналом SLEEP будет подтянут к логической 1 — (5В).
  • SLEEP — сон драйвера, вместе с сигналом RESET будет подтянут к логической 1 — (5В).
  • STEP — по положительному фронту на данном входе (сигнал меняется с 0 на 1) двигатель начинает делать один следующий шаг.
  • DIR — направление вращения, в зависимости от того, какой логический сигнал пришел от контроллера 0 или 1 изменяется направление вращения вала шагового двигателя.
  • VMOT — напряжение питания двигателя.
  • GND — земля.
  • B2-B1, A2-A1 — согласно названию можно, да и нужно сделать вывод, что это выводы на обмотки фаз шаговика.
  • FAULT — сигнал аварии — не используется в нашем случае.
  • GND — еще один вывод земли.

Я применю китайский клон платы Arduino nANO, но не обычный клон, а довольно качественный и брутальный от robotdyn.com. Его особенность в том, что подключается он по кабелю microUSB, а не mini, как подобные. Других отличий, кроме качества изготовления платы, нет.

Для работы драйвера DRV8825 требуеться напряжение от 8.5 до 35 вольт, но два литиевых аккумулятора 18650, подключенные последовательно, не всегда могут обеспечить столь высокое напряжение, поэтому логично с моей стороны было применить повышающий импульсный стабилизатор. Он и повысит напряжение и стабилизирует его на заданном уровне.

Такой стабилизатор стоит недорого, и поддеживает до 3А ток. Благодаря своей импульсной природе он слабо греется и имеет хороший до 98% коэффициент полезнго действия (КПД).

В данном экземпляре используется микросхема XL6009.

Замечу, что выходное напряжение регулируется переменным резистором, который иногда требуется довольно долго вращать для достижения результата. Я настроил выходное напряжение на значение 10.5Вольт, это значение получено экспериментально исходя из требований к работе мотора.

Схема, которую я собрал, изображена ниже. Так как запитываю всю схему от одного источника питания, соединять земли Arduino и DRV8825 не пришлось, но если источники питания разные, то следует соединить GND Arduino и GND DRV8825 отдельным проводником. На питание моторов установлен дополнительный конденсатор, его я поставил по практическим рекомендациям.

Читать еще:  Что такое азиподный двигатель

Также стоит отметить наличие диода Шоттки на положительном входе питания Arduino NANO, наличие диода защищает схему от провисания питания контроллера Arduino, когда он запитан от USB, а основная схема обесточена.

Для управления используется три сигнала: ENABLE, STEP и DIR. Они подключены к пинам D4, D3, D2 контроллера Arduino. Далее я приведу несколько программы, которые я использовал при тестировании. Пойдем от простого к сложному.

Пример test_step1 позволяет запустить мотор, он будет делать 4 оборота в одну, затем в другую сторону. Программа состоит из 2-х файлов test_step1.ino и step_motor1.h, оба должны быть расположены в каталоге test_step1.

Движение происходит равномерно, без ускорения как отрицательного так и положительного.

test_step1.ino основной файл, а step_motor1.h содержит функции по работе с шаговым мотором и константы описывающие шаговый двигатель (управление и скорость).

Файл «test_step1.ino»

Файл «step_motor1.h»

Пример test_step2 позволяет запустить мотор, он будет делать 40 оборота в одну, затем в другую сторону. Программа состоит из 2-х файлов test_step2.ino и step_motor2.h, оба должны быть расположены в каталоге test_step2.

В программе реализован разгон двигателя, но ускорение не постоянное. Торможение снижением скорости не реализовано.

Отличие от test_step1 в том, что двигатель разгоняется до определенной максимальной скорости постепенно, при остановке мотор обесточивается, что позволяет свободно вращать вал.

Файл «test_step2.ino»

Файл «step_motor2.h»

Пример test_step3 позволяет управлять величиной начального шага мотора. Программа состоит из 2-х файлов test_step3.ino и step_motor3.h, оба должны быть расположены в каталоге test_step3.

В программе реализован ввод значения начального шага через последовательный порт. Скорость соединения по последовательному каналу 115200, но ее можно легко изменить, переписав соответствующую строку в программе.

Следует подключить контроллер arduino к компьютеру, загрузить программу, открыть монитор порта, установить в мониторе порта скорость 115200, в верхней строке для ввода данных ввести число и нажать ввод, это число будет воспринято программой как величина начального шага. Программа сделает попытку запустить шаговый двигатель, но если стартовый шаг слишком мал, запук будет неудачным, двигатель загудит и несдвинется. Следует подобрать стартовый шаг, при котором двигатель гарантировано стартует. Далее он может ускоряться.

Плавное торможение в программе не реализовано.

Файл «test_step3.ino»

Файл «step_motor3.h»

Пример test_step4 позволяет управлять величиной минимального шага мотора, т.е. фактически регулировать максимальный разгон. Программа состоит из 2-х файлов test_step4.ino и step_motor4.h, оба должны быть расположены в каталоге test_step4.

В программе реализован ввод значения минимального шага через последовательный порт. Скорость соединения по последовательному каналу 115200, но ее можно легко изменить, переписав соответствующую строку в программе.

Следует подключить контроллер arduino к компьютеру, загрузить программу, открыть монитор порта, установить в мониторе порта скорость 115200, в верхней строке для ввода данных ввести число и нажать ввод, это число будет воспринято программой как величина минимального шага. Программа запустит двигатель с величины шага 1500 микросек. (меняется в #define START_STEP_TIME 1500L ), а затем начнет пытаться наростить скорость до введенного значения, если двигатель не застопориться, значит исследуемая скорость подходит, в противном случае шаг стоит увеличить и попробовать вновью.

Плавное торможение в программе не реализовано, по этой причине двигатель может делать лишние шаги при торможении.

Файл «test_step4.ino»

Файл «step_motor4.h»

Пример test_step5 позволяет управлять величиной минимального шага мотора, т.е. фактически регулировать максимальный разгон. Программа состоит из 2-х файлов test_step5.ino и step_motor5.h, оба должны быть расположены в каталоге test_step5.

В программе реализован ввод значения минимального шага через последовательный порт. Скорость соединения по последовательному каналу 115200, но ее можно легко изменить, переписав соответствующую строку в программе.

Следует подключить контроллер arduino к компьютеру, загрузить программу, открыть монитор порта, установить в мониторе порта скорость 115200, в верхней строке для ввода данных ввести число и нажать ввод, это число будет воспринято программой как величина минимального шага. Программа запустит двигатель с величины шага 1500 микросек. (меняется в #define START_STEP_TIME 1500L ), а затем начнет пытаться наростить скорость до введенного значения, если двигатель не застопориться, значит исследуемая скорость подходит, в противном случае шаг стоит увеличить и попробовать вновью.

В программе реализованы планый разгон и плавное торможение, что позволяет работать двигателю без пропуска шагов.

Движение не равноускоренное, т.е. вместе с изменением скорости изменяется и ускорение, это связано с упрощенной реализацией разгона/торможения, но не смотря на указанные особенности шаги не пропускаются, двигатель работает стабильно.

Файл «test_step5.ino»

Файл «step_motor5.h»

Ниже приведена диаграмма разгона торможения шагового двигателя по программе test_step5.

После анализа test_step5, я решил попробовать реализовать программу, которая разгоняет двигатель равноускоренно. Это было реализовано в программе test_step6, а вернее в step_motor6.h.

Читать еще:  Гольф 4 характеристика дизельных двигателей

Файл test_step6.ino существенных изменений не получил.

Значительных улучшений при равноускоренном вращении я не получил, усложнился алгоритм расчета, пришлось в связи с влиянием времени расчета на шаг, включить расчет внутрь шага, т.е. расчеты производятся во время шага, а не после. Ускорение можно менять изменяя константу #define ACCELERATION_START 6000 // Стартовое ускорение шаг/Сек2.

Шаговые двигатели 86мм Nema 34

Почему шаговый двигатель купить в нашей компании выгодно?
Интернет-магазин Stepline предлагает купить шаговый двигатель для ЧПУ производства компании Nema 17, 23 и 34 мм. Он отличается высокой точностью дискретного вращения вала, надёжностью в работе и сохранением технических характеристик в течение всего срока эксплуатации. Назначение шагового двигателя – установка на промышленное оборудование с ЧПУ для передачи вращательного момента на направляющую ось, на которой расположена перемещающаяся муфта с закреплённым обрабатывающим инструментом.

  • ток 4 А
  • момент 35 кг*см
  • Фланец 86 мм (NEMA 34)
  • Длина 76 мм

  • ток 4.3 А
  • момент 85 кг*см
  • Фланец 86 мм (NEMA 34)
  • Длина 113 мм

  • ток 5 А
  • момент 120 кг*см
  • Фланец 86 мм (NEMA 34)
  • Длина 151 мм

Шаговый двигатель Nema отличается от аналогов высокой надёжностью при работе при максимально допустимых нагрузках, точным поворотом вала на заданный угол, относительно невысокой стоимостью и стойкостью конструкции к превышению допустимых оборотов вала. За счёт отсутствия обратной связи ротор поворачивается на точно заданный угол с максимально допустимой погрешностью не более 5% от его величины, и что самое важное – без накопления ошибки позиционирования. Именно поэтому шаговый двигатель купить для установки в станки с ЧПУ весьма выгодно, поскольку он сможет обеспечить высокую точность позиционирования ШВП с установленным обрабатывающим инструментом. Надёжность двигателя обеспечивается отсутствием в конструкции контактных щёток, поэтому длительность и качество его работы ограничено только ресурсом используемых подшипников для крепления вала. Реализация низких скоростей вращения позволяет достигать высокого крутящего момента, позволяющего передавать его прямо на шарико-винтовой механизм без использования редуктора. Путём изменения подаваемых импульсов, можно чётко отрегулировать оптимальный режим и скорость вращения вала. Максимальная мощность вращения достигается применением больших по размерам обмоток, массивных соединительных фланцев и предельных величин подаваемого тока. В линейку Nema входят двигатели с величиной подаваемого тока от 0,4 до 5 А и развиваемым крутящим моментом от 2,8 кг•см до 120 кг•см соответственно. На шаговый двигатель цена полностью зависит от его технических характеристик, которая варьируется в широком диапазоне, поэтому в целях экономии их необходимо приобретать для решения конкретных задач. Основными сферами применения шаговых двигателей являются: шаговые двигатели, координатные столы, панели управления механизмами, а также их устанавливают в другие промышленные установки и оборудование.

Биполярный шаговый двигатель типоразмер 57 мм

Шаговый двигатель — это синхронный бесщёточный электродвигатель с несколькими обмотками электрический двигатель, в котором подача электрического тока на одну из обмоток приводит к тому, что его ротор фиксируется в строго определённом положении. Последовательное подключение обмоток приводит к вращательному движению на заданный угол. Благодаря этому, угол поворота ротора зависит от количества последовательных переключений обмоток, а скорость вращения ротора равна частоте переключения обмоток умноженной на угол поворота ротора за одно переключение.

Наибольшее распространение получили двухфазные(биполярные) шаговые электродвигатели с угловым перемещением 1,8°/шаг (200 шагов/оборот) или 0,9°/шаг (400 шаг/об). Производитель гарантирует точность шага без нагрузки до 5 % от величины шага. Шаговые двигатели, в зависимости от конструкции и режима управления могут выполненять от доли оборота в секунду до нескольких тысяч оборотов в секунду.

Преимущества и недостатки шагового двигателя:

Преимущества:

  • Главное преимущество шаговых приводов — точность. При подаче тока в обмотки шаговый двигатель повернется строго на определенный угол. Ошибка позиционирования в пределах 3 — 5% шага и эта ошибка не накапливается от шага к шагу.
  • Зависимость оборотов двигателя от дискретных импульсов позволяет управлять двигателем без обратной связи.
  • Стоимость шаговых приводов, в среднем в 1,5-2 раза дешевле сервоприводов. Шаговый привод, как недорогая альтернатива сервоприводу, наилучшим образом подходит для автоматизации отдельных узлов и систем, где не требуется высокая динамика.

Недостатки:

  • Шаговые двигатели создают сравнительно высокий момент при низких скоростях вращения. Момент существенно падает при увеличении скорости вращения. Однако, динамические характеристики двигателя могут быть существенно улучшены при использовании драйверов со стабилизацией тока на основе ШИМ.
  • Дискретность шага создаёт существенные вибрации, которые в ряде случаев могут приводить к снижению крутящего момента и возбуждению механических резонансов в системе. Уровень вибраций удаётся снижать при использовании режима дробления шага.

Основные характеристики:

  • Погрешность шага — 5% (полный шаг, без нагрузки)
  • Погрешность сопротивления ±10%
  • Погрешность индуктивности ±20%
  • Максимальная температура 80º С max (номинальный ток, 2 фазы)
  • Рабочий диапазон температур от -20º С до +50ºС
  • Сопротивление изоляции 100МΩ Min., 500VDC
  • Диэлектрическая стойкость 500VAC в одну минуту
  • Радиальное биение вала 0,02 мм (при нагрузке 450 г)
  • Осевое биение вала 0,08 мм (при нагрузке 450 г)
Читать еще:  Двигатель pro power что это
МодельШаг
(угол поворота)
Напряжение, VТок/
фаза, А
Сопротивление
фаза, Ω
Индуктивность
фаза, mH
Момент
удержания,
кг.см
Кол-во
выходов
Масса, кгЦена за шт.
с НДС, грн**
57J1854–8281,8°2,8*0,81,2*8,5*80,6863.74
57J1880–8301,8°3*0,451,8*20*81,1930.02
57J1880-4501,8°50,41,82241,15991.34
57J18112–435-81,8°3.50.6523041.71438.10
JK57HS56-28041,8°2,52,80,92,51240,68467.49
JK57HS76-28041,8°3,12,81,13,618,941,1719.78
МодельШаг
(угол поворота)
Напряжение, VТок/
фаза, А
Сопротивление
фаза, Ω
Индуктивность
фаза, mH
Момент
удержания,
кг.см
Кол-во
выходов
Масса, кгЦена за шт.
с НДС, грн**
SM57HT56-1006A1,8°7,417,4109,060,7
SM57HT56-2804A1,8°2,52,80,92,512,640,7779.35
SM57HT56-2804MA0,9°2,52,80,92,512,640,7849.72
SM57HT76-3006A
1,8°3311,613,561,0920.97
SM57HT76-2804A1,8°3,22,81,133,618,941,0
SM57HT76-2804MA0,9°3,22,81,133,618,941,0849.72
SM57HT76–2804B1,83,22,81,133,618,941,0
CW57BHH56-106A-21
1,8°7,417,4109,060,7673.06
CW57BHH56-195B-21
1,8°2,821,44,28,240,7673.06
CW57BHH56-303D-21
0,9°2,430,81,27,840,7920.97
CW57BHH76-300D-25C1,8°3,331,12,31541,1
CW57BHH94-400B-26B
1,8°3,240,82,82541,81062.30

* — значение действительны при биполярном параллельном способе подключения двигателя.

** — указанные цены не являются публичной офертой, носят исключительно информационный характер и могут отличаться от действительных цен.

Что такое регулятор холостого хода (рхх)

Регулятор холостого хода

(РХХ 2112-1148300-02)

Регулятор холостого хода (см. Фото-1) является устройством, которое необходимо в системе для стабилизации оборотов холостого хода двигателя. РХХ представляет из себя шаговый электродвигатель с подпружиненной конусной иглой.

Во время работы двигателя на холостом ходу, за счет изменения проходного сечения дополнительного канала подачи воздуха в обход закрытой заслонки дросселя, в двигатель поступает, необходимое для его стабильной работы, количество воздуха.

Этот воздух учитывается датчиком массового расхода воздуха (ДМРВ) и, в соответствии с его количеством, контроллер осуществляет подачу топлива в двигатель через топливные форсунки.

По датчику положения коленчатого вала (ДПКВ) контроллер отслеживает количество оборотов двигателя и в соответствии с режимом работы двигателя управляет РХХ,таким образом добавляя или снижая подачу воздуха в обход закрытой дроссельной заслонки (см. Фото-2 и Фото-3). На прогретом до рабочей температуры двигателе контроллер поддерживает обороты холостого хода.

Если же двигатель не прогрет, контроллер за счет РХХ увеличивает обороты и, таким образом, обеспечивает прогрев двигателя на повышенных оборотах коленвала. Данный режим работы двигателя позволяет начинать движение автомобиля сразу и не прогревая двигатель.
Регулятор холостого хода установлен на корпусе дроссельной заслонки (см. Фото-4) и крепится к нему двумя винтами.

К сожалению, на некоторых автомобилях головки этих крепежных винтов могут быть рассверлены или винты посажены на лак, что может значительно усложнить демонтаж РХХ для его замены или прочистки воздушного канала.

В таких случаях редко удается обойтись без демонтажа всего корпуса дроссельной заслонки. РХХ является исполнительным устройством и его самодиагностика в системе не предусмотрена. Поэтому при неисправностях регулятора холостого хода лампа “CHECK ENGINE” не загорается.

Симптомы неисправностей РХХ во многом схожи с неисправностями ДПДЗ (датчика положения дроссельной заслонки), но во втором случае чаще всего на неисправность ДПДЗ явно указывает лампа “CHECK ENGINE”.

К неисправностям регулятора холостого хода можно отнести следующие симптомы: неустойчивые обороты двигателя на холостом ходу, самопроизвольное повышение или снижение оборотов двигателя, остановка работы двигателя при выключении передачи, отсутствие повышенных оборотов при запуске холодного двигателя, снижение оборотов холостого хода двигателя при включении нагрузки (фары, печка и т.д.).

Для демонтажа регулятора холостого хода необходимо при выключенном зажигании отключить его четырехконтактный разъем и отвернуть два крепежных винта. Монтаж РХХ производят в обратной последовательности, но предварительно проверив расстояние от фланца до конечной точки конусной иглы, которое должно быть 23 мм. Кроме того, уплотнительное кольцо на фланце следует смазать моторным маслом.

Неисправности регулятора холостого хода.

noneОпубликована: 2002 г.0Вознаградить Я собрал 0 0

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector