Свързване на стъпков двигател Nema 17. Какви са разликите между типовете стъпкови двигатели Nema?

Преди да започне следващия проект на Arduino, беше решено да се използва стъпков двигател Nema 17.

Защо Nema 17? На първо място, заради отличното съотношение цена/качество.

Преди да свържа Nema 17, имах известен опит в работата със степер 24byj48 (лист с данни). Управляваше се както с Arduino, така и с Raspberry pi, нямаше проблеми. Основната привлекателност на този двигател е цената (около $3 в Китай). Освен това за тази сума купувате двигател с включен драйвер. Съгласете се, можете дори да изгорите нещо подобно, без наистина да съжалявате за това, което сте направили.

Сега се появи по-интересна задача. Управлявайте стъпков мотор Nema 17 (лист с данни). Този моделот оригиналния производител се продава за около $40. китайски копияТе струват един и половина до два пъти по-евтино - около 20-30 долара. Много успешен модел, който често се използва в 3D принтери и CNC проекти. Първият проблем, който възникна, беше как да избера драйвер за този двигател. Токът на щифтовете на Arduino не е достатъчен, за да го захранва.

Избор на драйвер за управление на Nema 17

Google предложи, за да съживите Nema 17, можете да използвате драйвера A4988 от Poulou (лист с данни).

Освен това има възможност за използване на чипове L293D. Но A4988 се счита за повече подходящ вариант, така че спряхме там, за да избегнем потенциални проблеми.

Както бе споменато по-горе, използвани са двигател и драйвер, поръчани от Китай. Връзки по-долу.

• КУПЕТЕ драйвер за стъпков двигател A4988 с доставка от Китай;

Няма 17 връзка чрез A4988

Връзката е реализирана въз основа на тази тема във форума на Arduino. Картината е показана по-долу.

Всъщност тази схема присъства в почти всеки блог сайт, посветен на Arduino. Платката се захранва от 12 волтов източник. Но двигателят не се завъртя. Проверихме всички връзки, проверихме отново и отново...

Първи проблем

Нашият 12-волтов адаптер не произвежда достатъчно ток. В резултат на това адаптерът беше заменен с 8 батерии тип АА. И двигателят започна да се върти! Е, тогава исках да скоча от breadboard към директна връзка. И тогава възникна

Втори проблем

Когато всичко беше разпоено, двигателят пак спря. Защо? Все още не е ясно. Трябваше да се върна към макета. И тук се появи вторият проблем. Заслужаваше си първо да седнете на форумите или внимателно да прочетете листа с данни. Не можете да свързвате или изключвате двигателя, когато към контролера е подадено захранване!В резултат на това контролерът A4988 изгоря безопасно.

Този проблем беше решен чрез закупуване на нов драйвер от eBay. Сега, като се има предвид натрупаният тъжен опит, Nema 17 беше свързан с A4988 и изстрелян, но...

Стъпковият двигател вибрира много

Докато роторът се въртеше, двигателят вибрираше силно. За плавно движение не можеше да се говори. Google отново идва на помощ. Първата мисъл е, че намотките са свързани неправилно. Запознаването с листа с данни на стъпковия двигател и няколко форума ме убедиха, че не това е проблемът. Ако намотките са свързани неправилно, двигателят просто няма да работи.Решението на проблема беше в скицата.

Програма за Arduino

Оказа се, че има чудесна библиотека за стъпкови двигатели, написана от момчетата от Adafruit. Използваме библиотеката AcclStepper и стъпковият двигател започва да работи гладко, без излишни вибрации.

Основни изводи

1. Никога не свързвайте/разединявайте двигателя, докато контролерът е захранен.
2. Когато избирате източник на захранване, обърнете внимание не само на напрежението, но и на мощността на адаптера.
3. Не се разстройвайте, ако контролерът A4988 се повреди. Просто поръчайте нов ;)
4. Използвайте библиотеката AcclStepper вместо чист код на Arduino. Стъпков двигател, използващ тази библиотека, ще работи без ненужни вибрации.

Скици за управление на стъпков двигател

Прост код на Arduino за тестване на стъпков двигател

//лесна връзка A4988

// изводите за нулиране и заспиване са свързани заедно

//свържете VDD към 3.3V или 5V щифт на Arduino

//свържете GND към Arduino GND (GND до VDD)

//свържете 1A и 1B към 1 намотка на стъпков двигател

//свържете 2A и 2B към бобина 2 на стъпков двигател

//свържете VMOT към захранване (9V захранване + термин)

//свържете GRD към източник на захранване (9V захранване - срок)

int stp = 13; //свържете пин 13 към стъпката

int dir = 12; //свържете 12 пина към dir

pinMode(stp, ИЗХОД);

pinMode(dir, OUTPUT);

ако< 200) // вращение на 200 шагов в направлении 1

digitalWrite(stp, HIGH);

digitalWrite(stp, LOW);

else ( digitalWrite(dir, HIGH);

digitalWrite(stp, HIGH);

digitalWrite(stp, LOW);

if (a>400) // завъртете 200 стъпки в посока 2

digitalWrite(dir, LOW);

Вторият код е за Arduino, за да накара двигателя да се върти гладко. Използва се библиотеката AccelStepper.

#включи

AccelStepper Stepper1(1,13,12); //използва пинове 12 и 13 за dir и стъпка, 1 - режим "външен драйвер" (A4988)

int dir = 1; // използва се за промяна на посоката

Stepper1.setMaxSpeed(3000); //задайте максималната скорост на въртене на ротора на двигателя (стъпки/секунда)

Stepper1.setAcceleration(13000); //задайте ускорение (стъпки/секунда^2)

if(Stepper1.distanceToGo()==0)( //проверка дали двигателят е завършил предишното движение

Stepper1.move(1600*dir); //задава следващия ход на 1600 стъпки (ако dir е -1 ще се движи -1600 -> обратна посока)

dir = dir*(-1); //отрицателна стойност на dir, поради което се осъществява въртене в обратна посока

забавяне (1000); // забавяне за 1 секунда

Stepper1.run(); //стартираме стъпковия двигател. Тази линия се повтаря отново и отново, за да поддържа двигателя да се върти непрекъснато.

Оставете своите коментари, въпроси и споделете личния си опит по-долу. Новите идеи и проекти често се раждат в дискусии!

Стъпковите двигатели се използват в производството на оборудване и CNC машини. Те не са скъпи и много надеждни, поради което са спечелили такава популярност.

Разлики между двигателните типове Nema

В зависимост от размера на напречното сечение, стъпковите двигатели се класифицират в Nema 17, Nema 23, Nema 34 и т.н. Размерът на напречното сечение се определя чрез умножаване на числото (17, 23, 34 и т.н.) по 0,1 инча. Сечението се посочва в mm (за Nema 17 - 42 mm, за Nema 23 - 57 mm, за Nema 34 - 86 mm и др.).

Друга разлика е дължината на двигателя. Според този параметър той е най-приложим в машинните инструменти, това е най-оптималният вариант по отношение на мощността и разходите.

Стъпковите двигатели също се различават по мощност, като основният показател е въртящият момент. От това в машините зависи с какви размери ще се използва двигателят. Стъпковите двигатели Nema 23 са в състояние да създадат въртящ момент до 30 kg*cm, Nema 34 - до 120 kg*cm и до 210kgf*cm за стъпкови двигатели с напречно сечение 110 mm.

Взаимодействие между стъпков двигател и шпиндел

Механизмите за радиално подаване и въртене на инструмента, които има, съдържат стъпкови двигатели. Механизмът за аксиално движение съдържа друг двигател. Те трябва да взаимодействат стриктно помежду си и да осигуряват равномерно въртене на шпиндела.

Компанията SteepLine се занимава с производство на машини с компютърно цифрово управление (CNC). В нашето производство използваме стъпкови двигателиНяма стандарт. Дискретното въртене на вала с фиксиран ъгъл на въртене ви позволява да постигнете най-точната стъпка на движение на каретката с фиксиран инструмент. Мощността на двигателя зависи от размерите на корпуса и свързващия фланец.

Двигатели за CNC машини от SteepLine

Машините за фрезоване (или фрезоване-гравиране) се използват широко за обработка на голямо разнообразие от материали: дърво, метали, камък, пластмаса. В производството на CNC фрезови машини SteepLine използва само висококачествени елементи, поради което продуктите са надеждни и издръжливи. В същото време използването на съвременни разработки позволява да се създават машини, способни на най-фините и прецизни манипулации.

На сайта можете да избирате и купувате стъпков моторза CNC машини формат Nema 17, както и всякакви други компоненти за машини. Също така, при поискване, можем да монтираме машина според индивидуалните нужди на клиента. Плащането се извършва по банков път, карта или в брой. Доставката се извършва от транспортни компании, но е възможно и вземане: Русия, Ростовска област, Каменск-Шахтински, пер. Поле 43.

Биполярен стъпков двигател с 42 мм фланец (стандарт NEMA17). Моторите NEMA17 с ниска мощност са подходящи за използване със системи за цифрово управление, където няма натоварване на движещия се модул - в скенери, горелки, 3D принтери, инсталатори на компоненти и др.

(Общи технически параметри) стъпков двигател 42HS4813D5

• Спецификации
• Модел:________________________________________________ 42HS4813D5
• Фланец:_______________________________________ 42 мм (стандарт NEMA 17)
• Размери на мотора:_______________________________________ 42x42x48 mm
• Размери на вала:____________________________________________________ 28x5 мм
• Тегло:________________________________________________________________ 0,35 кг
• Ток: _________________________________________________________________1.3 A
• Фазово съпротивление: _______________________________________ 1,5 Ohm
• Индуктивност на намотката:____________________________________________________ 2,8 mH
• Въртящ момент: _________________________________________________5,2 N/cm
• Задържащ въртящ момент:_______________________________________ 2,8 N/cm
• Инерция на ротора:_____________________________________________ 54 g/cm2
• Работни температури:________________________________ от -20°С до +85°С
• Стъпка:_________________________________________________________________1,8°
• Пълно завъртане:__________________________ завършено в 200 стъпки
• Конектор:___________________4 PIN, дължина на проводника 70 см, подвижен конектор

Плащане

Можете да изберете всеки удобен за Вас начин на плащане: банков превод, плащане с кредитна карта или в брой в офис на фирмата.

Доставка в цяла Русия

Доставката на стоките се извършва от TC: SDEK, Business Lines, PEK, KIT, ZhelDorExpedition.) - вижте доставката

Доставката и изпращането на стоките се извършват от транспортни компании след заплащане на поръчката. Стойността на доставката се изчислява от мениджъра след плащане на поръчката. Доставката се заплаща изцяло от клиента при получаване на стоката.

Вдигни

Можете да вземете поръчката си сами от склада в Русия, Ростовска област, Каменск-Шахтински, пер. Полевой 43 (навигаторски координати 48.292474, 40.275522). За големи поръчки, моля, използвайте превозно средство.

Стъпковите двигатели NEMA 17 са едни от най-популярните и широко разпространени, поради своя диапазон на въртящ момент, компактен размер и ниска цена, те са отлични за по-голямата част от дизайните, където се изисква прецизна система за движение.

Този размер е отличен избор при изграждане на 3D принтери. В популярните модели се използват от три до четири части за организиране на движение по три оси (4 части за онези модели, които използват два двигателя за движение по оста Y - например RepRap Prusa i3 или RepRap Prusa Mendel и други подобни). Ще ви трябва също така едно парче на екструдер, който печата с една пластмасова нишка, или две части на екструдер, който може да печата с две пластмасови нишки едновременно. Обикновено се използват по-мощни модели за оста и по-слаби за екструдера, тъй като малък въртящ момент е достатъчен за екструдера, а по-ниското тегло на използваните двигатели позволява намаляване на натоварването върху осите на движение.

Стандартът NEMA определя размерите на фланеца на стъпковия двигател, NEMA 17 означава размер на фланеца от 1,7 инча, в метричната система това би съответствало на 42,3 mm, а разстоянието между монтажните размери ще бъде 31 mm. По-голямата част от двигателите с този размер имат дебелина на вала от 5 mm. Можете да видите чертежа на фланеца за този размер на изображението по-горе.

За да контролирате движенията, ще ви е необходим и драйвер за стъпков двигател. Огромен брой драйвери в различни ценови категории са подходящи за този стандартен размер. Например, поради ниската си цена, често се използват микродрайвери като A4988, DVR8825 и други подобни. Те са удобни за използване във връзка с Arduino - в този случай ще ви е необходим отличният щит RAMPS 1.4, който ви позволява да свържете до 5 оси. Едноплатковите драйвери, базирани на чипове TB6560 и TB6600 от Toshiba, също се използват широко; Тези устройства вече могат да бъдат класифицирани като полупрофесионални драйвери, имат оптоизолирани входове и изходи, могат да се свързват директно към LPT порта на компютъра, реализират по-разширена логика за управление и мощността им е достатъчна за по-големи двигатели. Можете също така да споменете професионални модулни драйвери, те могат да контролират прескачането на стъпки, да изпълняват движение с ускорение и способността да се справят с критични ситуации (например късо съединение), но те не са особено популярни в аматьорския сегмент поради тяхната по-висока цена.

В отделен клас са специализираните контролери за 3D принтери, например Printrboard За разлика от конвенционалните драйвери, освен че изпълняват движения по осите, те могат да контролират и следят температурата на дюзата на екструдера, температурата на нагревателната маса и да реализират други възможности. които са специфични за района. Използването на такива контролери е за предпочитане.

Тук можете да изберете и закупите стъпкови двигатели NEMA 17 за изграждане на 3D принтер на конкурентни цени.

Еднополюсен двуфазен стъпков двигател е задвижване, което може да завърти определен брой стъпки. Един пълен оборот е разделен на 200 стъпки. По този начин можете да принудите вала на двигателя да се върти под произволен ъгъл, кратен на 1,8°.

Моторът има индустриален стандартен размер на фланеца 42 mm, известен като Nema размер 17. Тези двигатели често се използват за изграждане на CNC машини, 3D принтери и други машини, където се изисква прецизно позициониране.

Изводите на двигателя са 6 проводника със свободни краища, където всеки три е свързан към краищата и центъра на намотката, която отговаря за собствената си фаза. По този начин можете да свържете двигателя както в еднополярен, така и в биполярен режим. За да управлявате двигателя с помощта на микроконтролер, ще ви е необходим междинен драйвер, като например драйвер за стъпков двигател (модул Troyka), монтаж на Darlington ULN2003 или H-мост L293D. Разширителната платка на Motor Shield също е подходяща за управление с помощта на Arduino.

Можете да прочетете повече за свързването на стъпкови двигатели към Arduino в статията на официалното wiki.

За закрепване на колела, ролки и други елементи към вала на двигателя е удобно да използвате специална адаптерна втулка.

Препоръчителното захранващо напрежение на двигателя е 12 V. В този случай токът през намотките ще бъде 400 mA. Ако за вашето устройство е трудно да получи зададения режим на мощност, можете да завъртите двигателя, като използвате по-ниско напрежение. В този случай консумацията на ток и въртящият момент ще бъдат съответно намалени.

Характеристики

• Наклон: 1,8°±5% (200 на оборот)
• Номинално захранващо напрежение: 12 V
• Номинален фазов ток: 400mA
• Въртящ момент (задържащ момент): не по-малко от 3,17 kg×cm
• Задържащ момент: 0,2 kg×cm
• Максимална стартова скорост: 2500 стъпки/сек
• Диаметър на вала: 5 мм
• Дължина на вала: 24 мм
• Размери на корпуса: 42×42×48 mm (Nema 17)
• Тегло: 350 гр