Вам уже приходилось делать выбор между разными шаговыми двигателями для реализации своих амбициозных проектов? Зачастую у новичков существует миф, что NEMA 17 слабые и ни на что не годные шаговики, а для 3D-принтера обязательно нужен как минимум NEMA 23, а то и дороже. Давайте попробуем разобраться какие критерии всё-таки должны учитываться при правильном выборе шагового двигателя. Если на них не обращать внимание, а просто надеяться на свой инстинкт потребителя, то в результате можно сильно разочароваться. К примеру можно купить как бы обычный двигатель NEMA 17 и стандартный драйвер рекомендуемый под него, но получить постоянно перегревающуюся микросхему драйвера и невозможность нормальной работы проекта.

Посмотрим для начала какой выбор нам предоставляют самые доступные поставщики шаговых двигателей.


Двигатели NEMA 16 представлены такими моделями

МодельУгол шагаКоличество проводовНоминальный
ток фазы, А
Сопротивление фазы, ОмИндуктивность
фазы, мГн
Инерция
ротора,
г·см2
Удерживающий
момент, Н·см
Крутящий
момент,
Н·см
Длина мотора,
мм
39HS200441,840,4218121280,520
39HS260641,840,691014140,826
39HS340641,8
40,612131918134
39HS341241,8
41,23,231916134
39HS340461,8
60,430141912134
39HS400641,8
40,6122024241,240
39HS401241,8
41,23,86,524241,240
39HS400461,8
60,4302224181,240

Диаметр вала у NEMA 16 - 5 мм

В формфакторе NEMA 17 нам доступны такие двигатели

МодельУгол
шага
Длина
мотора,
мм
Номинальный
ток, А
Сопротивление
фазы, Ом
Индуктивность
фазы, мГн
Удерживающий
момент, Н·см
Крутящий
момент,
Н·см
Инерция
ротора,
г·см2
Количество
проводов,
шт.
Вес
мотора,
г
17HS2408
1,8280,6810121,6344150
17HS3401
1,8341,32,42,8281,6344220
17HS3410
1,8
341,71,21,8281,6344220
17HS3430
1,8
340,43035281,6344220
17HS3630
1,8
340,43018211,6346220
17HS3616
1,8
340,167540141,6346220
17HS4401
1,8
401,71,52,8402,2544280
17HS4402
1,8
401,32,55402,2544280
17HS4602
1,8
401,23,22,8282,2546280
17HS4630
1,8
400,43028282,2546280
17HS8401
1,8
481,81,83,2522,6684400
17HS8402
1,8
481,33,25,5522,6684400
17HS8403
1,8
482,31,21,6462,6684400
17HS8630
1,8
480,43038342,6686400

 Точность шага без нагрузки ±5 %

Диаметр вала 5 мм


Следующий формфактор NEMA 23 представлен такими моделями

МодельУгол
шага
Длина
мотора,
мм
Диаметр
вала,
мм
Длина
вала,
мм
Номинальный
ток, А
Сопротивление
фазы, Ом
Индуктивность
фазы, мГн
Удерживающий
момент, Н·м
Крутящий
момент,
Н·см
Инерция
ротора,
г·см2
Количество
проводов,
шт.
Вес
мотора,
кг
57HS4128A41,8416,35212,80,71,40,552,515040,55
57HS5128A41,8516,35212,80,832,21,12,819040,6
57HS5128B41,8
516,35212,80,832,21,12,819040,65
57HS5630A41,8
566,352130,92,41,23,528040,72
57HS5630A4D81,8
5682130,92,41,23,528040,72
57HS5630B41,8
566,352130,92,41,23,528040,72
57HS5630B4D81,8
5682130,92,41,23,528040,72
57HS7630A41,8
766,352131,13,61,89644041,2
57HS7630A4D8
1,8
7682131,13,61,89644041,2
57HS7630B41,8
766,352131,13,61,89644041,2
57HS7630B4D81,8
7682131,13,61,89644041,2
57HS8430A41,8
846,352131,242,2662041,4
57HS8430A4D81,8
8482131,242,2662041,4
57HS8430B41,8
846,352131,242,2662041,4
57HS8430B4D8
1,8
8482131,242,2662041,4
57HS11230A4
1,8
11282131,66,831280041,8
57HS11230B4
1,8
11282131,66,831280041,8
57HS11242A4
1,8
1128214,21,41,831280041,8

У NEMA 23 диаметр вала составляет 6,35 мм или 8 мм

Варианты подключения двухфазных шаговых двигателей

Теперь разберёмся зачем шаговому двигателю нужно больше чем четыре вывода. Для этого рассмотрим различные варианты подключения двухфазных шаговиков

1) Тут мы видим самый простой вариант с 4-проводным шаговым двигателем. Здесь главное правильно соединить выводы А+ двигателя с А+ драйвера, А- двигателя с А- драйвера и так далее.


2) Дальше идёт 8 - проводный двигатель. Для него характерны два варианта подключения.

Это параллельное подключение обмоток шаговика. При таком подключении уменьшается суммарная индуктивность обмоток, что позволяет увеличить максимальную скорость вращения вала. Величина индуктивности обмоток влияет на частотные характеристики двигателя, особенно на высоких частотах управляющих сигналов. К такому подключению стоит стремиться, если вам действительно важна высокая скорость работы шаговика и критична точность и КПД на высоких оборотах.

 

А это последовательное соединение. При таком соединении двигатель будет вести себя как обычный 4-проводный.


3) Теперь, когда мы уже не так боимся множества выводов на шаговиках, посмотрим, как подключать 6-выводный двигатель.

Представленное подключение позволяет уменьшить индуктивность и этим повысить качество работы двигателя на высоких частотах (оборотах). Но при этом понижается КПД двигателя и его сила, повышается ток управления. Я бы советовал такой вариант включения только для временных скоростных операций, не требующих частого торможения и разгона, например во время возврата каретки 3D-принтера. При этом необходим механизм автоматического переключения режимов работы двигателя с полнообмоточного на полуобмоточный.


И второй вариант включения 6-проводного шагового двигателя следующий

Средние выводы каждой обмотки просто не задействуются и шаговик работает в точности как 4-проводный работяга.


Рассчетное определение необходимого момента шагового двигателя

Такой параметр как "момент" у двигателя характеризует его силу вращения. Он показывает, какой максимальной силе противодействия, приложенной на определённом расстоянии от своей оси двигатель способен противостоять.

Момент определяется по формуле M=F·R,


где М- момент силы в Н
·м; F - сила противодействия в Ньютонах; R - расстояние точки приложения силы от центра оси двигателя, в метрах.

Что такое ньютон? Это величина, характеризующая взаимодействие физических тел и полей между собой. Например, чтобы приложить к подвешенной верёвке силу, равную 1 Ньютон, в земных условиях необходимо повесить на неё гирю весом 1/9,81 =  0,102 кг.

А при диаметре вала двигателя 5 мм и крутящем моменте двигателя в 1Н·м, этот двигатель будет способен накрутить на свой вал нитку с подвешенным к ней грузом не превышающим 20,4 кг и минимальным ускорением:

·м = 0,102 кг · 1м = 20,4 кг · 5 мм

 

Использование динамометра для определения момента, требуемого от двигателя.

Теория и рассчёты это всё очень полезно, но зачастую легче и быстрее будет отбросить теорию в сторону и взять и замерять действующие силы при помощи измерительного прибора. Динамометр как раз способен экспериментально показать нам практическую силу, противодействующую нашему двигателю в прямых плоскостях (момент силы вращения он не покажет). Я в продаже не встречал динамометров дешевле  500$, поэтому буду рассматривать использование только самодельного устройства. Это устройство состоит из шкалы и, зафиксированной с одной стороны шкалы, пружины.


Градуировка и использование самодельного динамометра.

Градуировка - это нанесение делений на шкалу измерения динамометра. Для разных диапазонов измерения силы, будут необходимы разные по силе пружины и их длины, а так же длины планочки под шкалу. Допустим мы хотим своим динамометром измерять силу в пределах 1 ... 10 Н. Для его градуировки необходимо как на рисунке а) подвесить к динамометру груз в 100 г и отметить на шкале риску с цифрой 1 Н, а затем подвесить груз в 1 кг и наметить риску в 10 Н. Теперь всю шкалу между этими двумя рисками нужно поделить на 9 равных отрезков и расставить цифры от 2 до 9 Н.  


Написать отзыв

Примечание: HTML разметка не поддерживается! Используйте обычный текст.
    Плохо           Хорошо

Новое

Логический анализатор 8 каналов

Логический анализатор 8 каналов

Цифровой логический анализатор на 8 каналовПодключается к USB-порту компьютера и работает с родной п..

Линейный подшипник 8мм

Линейный подшипник 8мм

Подшипник для линейного скольжения рабочего органа 3D-принтера или CNC по своим осям.Одевается на ци..

Подшипник для зубчатого ремня GT2 без зубьев

Подшипник для зубчатого ремня GT2 без зубьев

Подшипник для натяжения зубчатого ремня GT2 6мм на ось 5 ммПрименяется в 3D-принтерах и CNCШирина 10..

Подшипник для зубчатого ремня GT2 20 зубьев

Подшипник для зубчатого ремня GT2 20 зубьев

Подшипник для натяжения зубчатого ремня GT2 6мм на ось 5 мм20 зубьевШирина 10 мм..

HTTP запрос через GSM GPRS модуль NEOWAY M590

HTTP запрос через GSM GPRS модуль NEOWAY M590

Постановка задачи. В этом проекте посмотрим на практический пример отправки http get запроса при по..

GSM GPRS модуль A6

GSM GPRS модуль A6

Один из самых продвинутых модулей GSM для использования в любительских проектахК контроллеру подключ..

Модуль твердотельного реле 1-канальный

Модуль твердотельного реле 1-канальный

Модуль предназначен для коммутации нагрузки с переменным напряжением питания 75 ... 264 ВМаксимальны..

Модуль твердотельного реле 2-канальный

Модуль твердотельного реле 2-канальный

Модуль предназначен для коммутации двух нагрузок с переменным напряжением питания 75 ... 264 ВМаксим..

Светодиод ультраяркий 5мм

Светодиод ультраяркий 5мм

Сверхяркий светодиод диаметром 5 ммКорпус прозрачный у светодиодов разного цвета свечения. То есть р..

Радиомодуль NRF24L01+PA+LNA 2,4 ГГц

Радиомодуль NRF24L01+PA+LNA 2,4 ГГц

Модуль радио-приемника, -передатчика 2,4 ГГц для экономной безпроводной связи между любительскими ко..

Кусачки PLATO 170

Кусачки PLATO 170

Долгоиграющие кусачки с удобными мощными ручкамиПрименяются при монтаже любительских электронных про..

Направляющая с линейным подшипником 8 мм ширина 30 мм

Направляющая с линейным подшипником 8 мм ширина 30 мм

Направляющая в составе 3D-принтера или CNC для крепления подвижного рабочего органа к направляющим ц..

Модуль часов реального времени DS1302 + батарейка

Модуль часов реального времени DS1302 + батарейка

Модуль часов для любительских контроллеров на основе специализированной микросхемы DS1302Напряж..

Датчик влажности и температуры DHT21

Датчик влажности и температуры DHT21

Это точный и готовый к вывешиванию прямо на улице датчик относительной влажности и температуры со ст..

Твердотельное реле 240В 2А

Твердотельное реле 240В 2А

Реле без механических переключающихся контактов на основе симистораТакие реле из-за их быстродействи..

Кулиса с подшипником 3х10х4 мм

Кулиса с подшипником 3х10х4 мм

Подшипник с ограничительным кольцом применяется в качестве колеса для движущихся рабочих органов 3D-..