Драйверы шаговых двигателей – — ? — DARXTON

Содержание

Выбираем драйвер шагового двигателя | Полезные статьи

Наличие опторазвязанных входов

Третий аспект — наличие опторазвязанных входов. Практически во всех драйверах и контроллерах, выпускаемых на заводах, тем более брендовых, опторазвязка стоит обязательно, ведь драйвер — устройство силовой электроники, и пробой ключа может привести к мощному импульсу на кабелях, по которым подаются управляющие сигналы, и выгоранию дорогостоящего ЧПУ-контроллера. Однако, приобретая незнакомую модель, стоит дополнительно поинтересоваться наличием оптоизоляции входов и выходов.

Наличие механизмов подавления резонанса

Четвертый аспект — наличие механизмов подавления резонанса. Резонанс шагового двигателя — явление, которое проявляется всегда. Разница состоит только в резонансной частоте, которая прежде всего зависит от момента инерции нагрузки, напряжения питания драйвера и установленной силы тока фазы мотора. При возникновении резонанса шаговый двигатель начинает вибрировать и терять крутящий момент, вплоть до полной остановки вала. Для подавления резонанса используется микрошаг и встроенные алгоритмы компенсации резонанса. Колеблющийся в резонансе ротор шагового двигателя порождает микроколебания ЭДС-индукции в обмотках, и по их характеру и амплитуде драйвер определяет, есть ли резонанс и насколько он силен. В зависимости от полученных данных драйвер несколько смещает шаги двигателя во времени относительно друг друга — такая искусственная неравномерность нивелирует резонанс. Механизм подавления резонанса встроен во все драйверы Purelogic R&D. Драйверы с подавлением резонанса — высококачественные устройства, и если бюджет позволяет, лучше брать именно такие. Впрочем, и без этого механизма драйвер остается вполне рабочим: основная масса проданных драйверов не имеют компенсации резонанса. Тем не менее, десятки тысяч станков без проблем работают по всему миру и успешно выполняют свои задачи.

Наличие защитных функций

Шестой аспект — наличие защитных функций. Среди них — защита от превышения питающего напряжения, тока обмоток (в т. ч. от короткого замыкания обмоток), переполюсовки питающего напряжения, неправильного подключения фаз шагового мотора. Чем больше таких функций, тем лучше.

Наличие микрошаговых режимов

Седьмой аспект — наличие микрошаговых режимов. Сейчас практически в каждом драйвере есть множество микрошаговых режимов. Однако из каждого правила есть исключения, и в драйверах Geckodrive режим только один – деления шага 1/10. Мотивируется это тем, что большее деление не приносит большей точности, а значит, в нем нет необходимости. Однако практика показывает, что микрошаг полезен вовсе не повышением дискретности позиционирования или точности, а тем, что чем больше деление шага, тем плавней движение вала мотора и меньше резонанс. Соответственно, чем больше деление при прочих равных условиях, тем лучше. Максимально допустимое деление шага будет определяться не только встроенными в драйвер таблицами Брадиса, но и максимальной частотой входных сигналов. Так, для драйвера с входной частотой 100 кГц нет смысла использовать деление 1/256, так как скорость вращения будет ограничена 100 000 / (200 * 256) * 60 = 117 об/мин, что для шагового двигателя очень мало. Кроме того, персональный компьютер тоже с трудом сможет генерировать сигналы с частотой более 100 кГц. Если вы не планируете использовать аппаратный ЧПУ-контроллер, то 100 кГц, скорее всего, будет Вашим потолком, что соответствует делению 1/32.

Наличие дополнительных функций

Восьмой аспект — наличие дополнительных функций. Их может быть множество, например, функция определения «срыва» — внезапной остановки вала при заклинивании или нехватки крутящего момента у шагового двигателя, выходы для внешней индикации ошибок и т. п. Все они не являются необходимыми, но могут сильно облегчить жизнь при построении станка.

Качество драйвера

Девятый, и самый важный аспект — качество драйвера. Оно практически не связано с характеристиками и т. п. Определить уровень драйвера заранее по каким-то косвенным данным новичку достаточно трудно. Можно попробовать ориентироваться на количество интеллектуальных функций, таких как подавление резонанса, морфинг, а также воспользоваться проверенным способом — ориентироваться на бренды и качество технической поддержки.

purelogic.ru

Драйверы и контроллеры шаговых двигателей

Уважаемые клиенты!

Обращаем ваше внимание, что мы переехали. Теперь офис компании находится
по новому адресу: г. Москва, ул. Дубнинская, 79Б.

Устройства управления шаговыми двигателями в станках с ЧПУ

Принцип действия шагового двигателя основан на последовательной подаче напряжения в обмотки статора, в каждый момент времени срабатывающие как магниты и фиксирующие ротор. Разница между токами в обмотках определяет угол поворота ротора. Драйвер ШД – силовое устройство, формирующее токи питания для каждой обмотки.

Виды драйверов

Одноканальные используются для управления одним ШД. Применяются при построении станков, где используются двигатели типоразмера 86 мм с током управления выше 4А.

Многоканальные представляют собой управляющую плату, на которой размещены одноканальные драйверы в количестве, соответствующем количеству приводов. Используются в станках с ШД типоразмером до 57 мм.

Характеристики драйверов

Драйверы не универсальны, под каждую модель ШД выбирается устройство с конкретным набором характеристик.

Базовые критерии выбора:

  • · выходное напряжение и ток. Должны соответствовать характеристикам двигателя;
  • · поддерживаемый протокол. Выбирается в соответствии с протоколом контроллера;
  • · деление шага. Уменьшение увеличивает плавность хода, но снижает максимальные обороты ротора и ведет к потере крутящего момента. Для решения стандартных задач хватает шага 1/64.

Дополнительные функции:

  • · подавление резонанса. Использование драйвера без этой функции приемлемо только для двигателей типоразмером до 86 мм. Алгоритмы работы функции прописываются производителем под конкретные ШД и частоты, но драйверы Leadshine серии MD, предлагаемые нашей компанией, настраиваются на один из трех диапазонов резонансных частот;
  • · снижение тока в режиме простоя. Предотвращает перегрев двигателя и уменьшает энергопотребление;
  • · плавный пуск. Постепенное увеличение напряжения при пуске ШД не приводит к ударам, как в случае с подачей тока полным напряжением;
  • · морфинг – способность драйвера к плавному переходу с микрошагов на полный шаг на высоких оборотах. В режиме микрошагов крутящий момент снижается. Инерционность ротора позволяет работать в режиме полного шага, момент в этом случае повышается.

Контроллеры ШД

Контроллеры – платы коммутации, используемые для преобразования управляющих команд, поступающих с ПК, в последовательность импульсов для драйверов. Плата может иметь дополнительный функционал – разъемы для подключения концевых ограничителей, силовые реле, разъемы для управления шпинделем. Подключается к компьютеру через LPT или USB интерфейс.

Многоканальные драйверы ШД –устройство объединяющее в себе драйвера ШД и плату коммутации. Подключаются к ПК непосредственно управляют ШД. Также в состав контроллера входят такие функциональные возможности как таймер СОЖ, конвертор ШИМ для инвертора, силовые реле, разъемы для подключения датчиков ограничения линейных перемещений. Драйвера могут исполняться на различное количество ШД.

cnc-tehnologi.ru

Что такое драйвер шагового двигателя?

Драйвер шагового двигателя — электронное устройство, которое заставляет шаговый двигатель «шагать» по сигналам управления. Стандартом де-факто в области управления ШД являются сигналы STEP/DIR/ENABLE. STEP это сигнал шага, DIR это сигнал направления вращения, ENABLE это сигнал включения драйвера.


Более научное определение — драйвер шагового двигателя это электронное силовое устройство, которое на основании цифровых сигналов управления управляет сильноточными/высоковольтными обмотками шагового двигателя и позволяет шаговому двигателю делать шаги (вращаться).


Управлять ШД намного сложнее чем обычным коллекторным двигателем — нужно в определенной последовательности переключать напряжения в обмотках с одновременным контролем тока. Поэтому для управления ШД разработаны специальные устройства — драйверы ШД. Драйвер ШД позволяет управлять вращением ротора ШД в соответствии с сигналами управления и электронным образом делить физический шаг ШД на более мелкие дискреты.


К драйверу ШД подключается источник питания, сам ШД (его обмотки) и сигналы управления. Стандартом по сигналам управления является управление сигналами STEP/DIR или CW/CCW и сигнал ENABLE.




Протокол STEP/DIR:


Сигнал STEP — Тактирующий сигнал, сигнал шага. Один импульс приводит к повороту ротора ШД на один шаг (не физический шаг ШД, а шаг выставленный на драйвере — 1:1, 1:8, 1:16 и т.д.). Обычно драйвер отрабатывает шаг по переднему или заднему фронту импульса.


Сигнал DIR — Потенциальный сигнал, сигнал направления. Логическая единица — ШД вращается по часовой стрелке, ноль — ШД вращается против часовой стрелки, или наоборот. Инвертировать сигнал DIR обычно можно либо из программы управления или поменять местами подключение фаз ШД в разъеме подключения в драйвере.




Протокол CW/CCW:


Сигнал CW — Тактирующий сигнал, сигнал шага. Один импульс приводит к повороту ротора ШД на один шаг (не физический шаг ШД, а шаг выставленный на драйвере — 1:1, 1:8, 1:16 и т. д.) по часовой стрелке. Обычно драйвер отрабатывает шаг по переднему или заднему фронту импульса.


Сигнал CW — Тактирующий сигнал, сигнал шага. Один импульс приводит к повороту ротора ШД на один шаг (не физический шаг ШД, а шаг выставленный на драйвере — 1:1, 1:8, 1:16 и т. д.) против часовой стрелки. Обычно драйвер отрабатывает шаг по переднему или заднему фронту импульса.




Сигнал ENABLE — Потенциальный сигнал, сигнал включения/выключения драйвера. Обычно логика работы такая: логическая единица (подано 5В на вход) — драйвер ШД выключен и обмотки ШД обесточены, ноль (ничего не подано или 0В на вход) — драйвер ШД включен и обмотки ШД запитаны.




Драйверы ШД могут иметь дополнительные функции:


• Контроль перегрузок по току.


• Контроль превышения напряжения питания, защита от эффекта обратной ЭДС от ШД. При замедлении вращения, ШД вырабатывает напряжение, которое складывается с напряжением питания и кратковременно увеличивает его. При более быстром замедлении, напряжение обратной ЭДС больше и больше скачок напряжения питания. Этот скачок напряжения питания может привести к выходу из строя драйвера, поэтому драйвер имеет защиту от скачков питающего напряжения. При превышении порогового значения напряжения питания драйвер отключается.


• Контроль переполюсовки при подключении сигналов управления и питающих напряжений.


• Режим автоматического снижения тока обмотки при простое (отсутствии сигнала STEP) для снижения нагрева ШД и потребляемого тока (режим AUTO-SLEEP).


• Автоматический компенсатор среднечастотного резонанса ШД. Резонанс обычно проявляется в диапазоне 6-12 об/сек, ШД начинает гудеть и ротор останавливается. Начало и сила резонанса сильно зависит от параметров ШД и его механической нагрузки. Автоматический компенсатор среднечастотного резонанса позволяет полностью исключить резонирование ШД и сделать его вращение равномерным и устойчивым во всем диапазоне частот.


• Схему изменения формы фазовых токов с увеличением частоты (морфинг, переход из режима микрошага в режим шага при увеличении частоты). ШД способен отдать заявленный в ТХ момент только в режиме полного шага, поэтому в обычном драйвере ШД без морфинга при использовании микрошага ШД работает на 70% от максимальной мощности. Драйвер ШД с морфингом позволяет получить от ШД максимальную отдачу по моменту во всем диапазоне частот.


• Встроенный генератор частоты STEP – удобная функция для пробного запуска драйвера без подключения к ПК или другому внешнему генератору частоты STEP. Также генератор будет полезен для построения простых систем перемещения без применения ПК.

purelogic.ru

Статьи » Как подобрать нужный драйвер для управления шаговым двигателем?

Для того, чтобы подобрать замену вышедшему из строю драйверу шагового двигателя, необходимо учесть несколько параметров:

1. Двигатели бывают с 2-х фазным питанием и 3-х фазным.

У 2-х фазных двигателей обычно 2,4,6 или 8 проводов. Для них соответственно необходимы драйверы с выходом питания на 2 фазы. На драйвере клемма, которая отвечает за питание двигателя, обычно подписана: A+, A-, B+, B-.

___________________

Драйвер Leadshine DM442 для двухфазных двигателей_____________________Двухфазный двигатель Moons 34HD4404-02

У 3-х фазных двигателей обычно 3 или 6 проводов. На драйвере клемма, которая отвечает за питание двигателя, подписана: U, V, W.

________________

Драйвер Leadshine 3ND583 для трёхфазных двигателей_________________Трёхфазный двигатель Leadshine 573S-09

2. Драйвера тоже должны получать питание для работы.

Обычно им необходимо питание не “жёстко установленное” (например, 48 вольт), а в диапазоне, например, от 20 до 50 вольт (как на примере выше, драйвер 3ND583). Идеально, если диапазон питания старого драйвера и нового пересекаются. В другом случае, необходимо проверить блоки питания оборудования на предмет того, есть ли у них такие выходы питания, чтобы подходили под диапазон питания драйвера.

Например, в лазерном станке стоит материнская плата Ruida RDLC-320a, которая питается от 24 вольт. Значит где-то в оборудовании размещен блок питания, который раздает питание 24 вольта. Значит драйвер можно так же запитать от блока питания, который даёт питание материнской плате.

Если у вас в станке стоит материнская плата Ruida RDLC-320a, то вы без сомнения сможете запитать драйвер Moons SR4H

3. Каждому двигателю необходима своя сила тока (А – амперы) для нормальной работы.

Если поставить силу тока меньшую необходимой, то двигатель в какие-то моменты вообще не будет крутиться, так как ему передаётся малое “усилие”. Наоборот, если поставить слишком высокую силу тока, то двигатель будет перегреваться и может совсем выйти из строя.

Подобрать необходимую силу тока можно из характеристики двигателя. Либо взять драйвер, который ранее работал в сопряжении с данным двигателем, и посмотреть, на какую силу тока он был настроен (для этого на драйвере есть pin-переключатели и соответствующая таблица).

__________________

К двигателю 57HS09 с током фазы 3А подойдёт драйвер Leadshine DM442, у которого можно настроить выдаваемую силу тока от 2,36 до 3,31А

4. Драйвер передает некоторое кол-во импульсов (сигналов) на двигатель для того, чтобы вал двигателя сделал один оборот на 360 градусов. Он может передавать 2 импульса, чтобы двигатель делал один оборот. Или 10 000 импульсов, и двигатель так же будет делать один оборот.

Кол-во импульсов на один оборот так же настраивается на драйвере pin-переключателями соответственно таблице. Необязательно, чтобы данная характеристика сходилась на старом и на новом драйвере. Но желательно, чтобы значение, установленное на старом драйвере, делилось на одно из возможных значений на новом драйвере без остатка. Таким образом будет проще настроить передаточное число.

Например, на старом драйвере было значение 1000. На новом драйвере значение 200. Тогда передаточное число, которое надо будет подстроить в программе, будет больше в 5 раз. Без остатка.

Если же на старом драйвере было значение 1000, а на новом 300, то передаточное число будет в 3,33(3) раза выше. Это не точная цифра, и подстроить верное передаточное число будет сложнее.

Идеальный вариант, когда на новом драйвере есть значение пульсов на 1 оборот такое же, как и установленное значение на старом драйвере.

Краткая инструкция как быстро подобрать драйвер аналогично тому, который недавно вышел из строя

1. Берем наш старый драйвер и смотрим на расположение pin-переключателей:

_________

2. Если сверить расположение наших pin-переключателей с таблицей, то получаем следующий результат: драйвер настроен на выдаваемую силу тока от 2,03А до 2,84А, а установленное количество шагов на 1 оборот — 6 400.

3. Драйвер DM442 двухфазный, о чём говорят обозначения A+, A-, B+, B- на одной из колодок.

4. Необходимое питание для драйвера в диапазоне от 20 до 40 вольт, что говорит надпись в нижнем левом углу.

5. В поисках нужного драйвера я наткнулся на драйвер Moons SR4H, который наиболее вероятно подойдёт под замену вышедшему из строя Leadshine DM442.

____________

Pin-переключатели я настроил на 2.5А, количество шагов на оборот — 1/32, что, в соответствии с инструкцией к данному драйверу, означает 6 400 импульсов на 1 оборот двигателя. Необходимое питание для Moons SR4H составляет от 24 до 48 вольт, что как раз вписывается в диапазон питания драйвера Leadshine DM442. Необходимые клеммы, такие как Dir+/Dir- и Step+/Step- (PUL+/PUL-) так же присутствуют на новом драйвере. Этот драйвер точно подойдёт на замену DM442.

iqcnc.ru

Тест на шумность шаговых двигателей и драйверов для 3D принтера

Добавлено в закладки: 2

Цель теста сравнить шумность работы 3D принтера на различных сочетаниях шаговых двигателей и драйверов для них, и определить для себя оптимальный вариант. В этом тесте я попытаюсь развеять или подтвердить некоторые мифы. Ну и основная цель ТриДэшника – просвещение в массы; любое действие должно быть обосновано на основе расчётов и графиков.

 

Драйверы шаговых двигателей: DRV8825, TMC2100, A4988

 

Формулы расчёта Vref

A4988

Vref = Current Limit / 2,5

DRV8825

Vref = Current Limit / 2

TMC2100

Irms = (Vref * 1,77A) / 2,5V

Vref = (Irms * 2,5V) / 1,77A

Imax = 1.41 * Irms

 

G-код для теста

G21
G90
M107
G28 Y0
M117 Run Test…
G1 F1500 Y190
G1 F6000 Y90
G1 F3000 Y40
G1 F1500 Y10
G1 F750 Y3
G1 F9000 Y100
G1 F6000 Y160
G1 F3000 Y200
M117 Test Done!
G91
G28 Y0
M84
G90

Чтобы получить понятную скорость нужно значение F разделить на 60.

 

Начинаем тест на шумность

Wantai 42BYGHW609 1,7А

Начинаю тест с этого шагового двигателя потому, что он стандартной мощности и уже стоит на 3D принтере Mendel90. На 3D принтере в прошивке Marlin стоят ускорения 1500 – это стандартные ускорения для подобных 3D принтеров. У этого двигателя есть ещё одно отличие – он работает на принтере с весны 2014 года (сейчас январь 2016 года), а все остальные новые (лежали и не использовались до этого момента).

A4988

Vref = 1,7 / 2,5 = 0,68В

DRV8825

Тестирую только на этом ШД для относительного сравнения графиков уровней громкости на различных скоростях. И самое интересное – сравнение на двух микрошаговых установках 1/16 и 1/32.

Vref = 1,7 / 2 = 0.85В

TMC2100

Vref = (Current Limit * 0,709 * 2,5В) / 1,77А = (1,7 * 0,709 * 2,5) / 1,77 = 1,7В

Vref 1,7В после часа печати температура шагового двигателя 54 градуса. Замерял термометром с термопарой TM-902C

54 градуса говорят о том, что на двигатель подаётся ток выше нормы и нужно его снижать.

Vref 1,5В после часа печати температура шагового двигателя 50,3 градуса

Vref 1,2В после часа печати температура шагового двигателя 44 градуса. Меня это пока устроило; получился коэффициент 1,2 / 1,7 = 0,706 от расчётного Vref, его и буду использовать в дальнейшем

 

17HS4402 1,3А

Нестандартный шаговый двигатель – обычная мощность и необычный ток. По легенде он менее шумный. Проверим это!

A4988

Vref = 1,3 / 2,5 = 0,52В

TMC2100

Vref = (Current Limit * 0,709 * 2,5В) / 1,77А = (1,3 * 0,709 * 2,5) / 1,77 = 1,3В

Теперь для меньшего нагрева шагового двигателя Vref умножим на выведенный коэффициент 1,3 * 0,706 = 0,92В

На TMC2100 этот двигатель свистит!

 

Wantai 42BYGHW811 2,5А

Мощнее чем W609 в 1,2 раза, поэтому я подкорректирую Vref под нашу нагрузку. Возможно он будет меньше шуметь, так как будет работать на меньшем токе.

A4988

Vref = 2,5 / 2,5 = 1  / 1,2 = 0,83В

TMC2100

Vref = (2,5А * 0,709 * 2,5В) / 1,77А = 2,5 / 1,2 = 2,08В

умножим на коэффициент 0,706 = 1,47В

 

17HS4401 1,7А

Сейчас это самый стандартный ШД. Vref как у Wantai 42BYGHW609 1,7А

Издаёт свист на TMC2100 во время работы!

17HS4401N 1,7А

Такой двигатель тоже часто устанавливают на 3D принтеры. Vref как у Wantai 42BYGHW609 1,7А

 

Ещё интересное сравнение

Wantai 42BYGHW609 1,7А на A4988 Vref 0,68В

 

Сравнение всех двигателей на драйвере A4988

 

Сравнение всех двигателей на драйвере TMC2100

 

Выводы

Тест проведён на средних скоростях печати для большинства принтеров. С повышением скорости шум возрастает. Анализируйте G-код и выбирайте интересующие вас скорости.

 

Драйверы DRV8825 очень неоднозначные. Выводы по ним сложно сделать. Первый раз сравнив записи я решил, что ошибся и повторил тест с ними. Снижение напряжения Vref повышает шумность работы драйверов. Микрошаг 1/32 не даёт видимого преимущества перед микрошагом 1/16. На низких скоростях DRV8825 1/32 менее шумный, чем A4988.

 

Драйвер A4988 в среднем аутсайдер, но не так уж и плох для своей цены. Звук работы на нём приятнее, чем на DRV8825 1/32.

 

TMC2100 (куплен в США) явный лидер теста. Очень большая непонятность в формуле расчёта Vref, правды я так и не нашёл, поэтому уменьшал Vref по итогам нагрева двигателя во время полуторачасовой печати. Себе пока поставил Vref 1,1В. Ещё одна странность – некоторые двигатели на нём свистят. Раньше я такое встречал на DRV8825. Не знаю от чего это зависит, от драйвера или от двигателя.

 

Шаговые двигатели 17HS4401 и 17HS4401N оказались аутсайдерами теста, но цена и доступность им всё прощает.

 

17HS4402 мог быть лидером, если бы не свистел в связке с драйвером TMC2100. Возможно даже свист немного портит график.

 

Wantai 42BYGHW609 просто хороший двигатель.

 

Мощные двигатели типа Wantai 42BYGHW811 тоже можно использовать, если подобрать Vref для малошумной работы.

 

Для более глубокого понимания формул смотрите отдельную тему на форуме по этому вопросу.

 

Архив с записями. Анализируйте и делайте свои выводы!

Варианты борьбы с шумом 3D принтера обсуждаем на форуме. Ссылка на обсуждение.

Свои выводы и замечания оставляйте в комментариях.

Метки: 17HS4401, 17HS4401N, 17HS4402, 42BYGHW609, 42BYGHW811, A4988, DRV8825, TMC2100, Vref, шум&nbsp&nbsp
2016-01-17&nbsp&nbsp
&nbsp&nbsp
Раздел: Настройка, Электроника&nbsp&nbsp

Автор: AKDZG Просмотров: 18 048&nbsp&nbsp

19 комментариев

3deshnik.ru

Знакомимся: LV8729 — новый тихий драйвер для шаговых двигателей

Добавлено в закладки: 3

Сегодня утром в нашем Чате ROMERO опубликовал ссылку на новенький драйвер для шаговых двигателей – LV8729. Посмотрим, на что он сгодится.

 

LV8729 изготовлены китайской компанией MakerBase Technology, известной интегрированными платами электроники MKS GEN и MKS SBase. Драйвер позиционируется как тихий драйвер для RAMPS 1.4 и совместимой электроники. Ограничение по току 1,5А для шаговых двигателей. Интересен не интерполированным микрошагом 1/128. Посмотрим в даташит.

 

Характеристики

  1. Напряжение для двигателей 9 – 32В
  2. Напряжение логики 2 – 5В
  3. Рабочий  ток 1,5А
  4. Рабочая температура до 85°C
  5. Температура отключения 150°C
  6. Регулировка микрошага FULL – 1/128

 

Расположение чипа похоже на TMC2100. Радиатор опять клеим не на чип.

 

Правильная установка на RAMPS 1.4

Помните. При неправильном подключении, драйвер и контроллер сгорят!

 

Установка микрошага для LV8729

Для 1/128 все три перемычки должны быть установлены.

Регулировка Vref

I = Vref / 0,5

Значения уже рассчитаны, смотрите в таблице. По умолчанию Vref настроен на 0,4В. Максимальное значение 0,75В соответствует 1,5А для двигателя.

 

Меры предосторожности

Пожалуйста отключите все двигатели или драйверы сгорят.

Подключите питание и USB.

 

Для увеличение тока – крутим подстроечный резистор по часовой стрелке

 

Выводы

Если TMC2100 был сделан для 8-и битной электроники, то LV8729 создан для 32-х битной электроники. Здесь нет интерполяции микрошага, поэтому можно достигнуть высокой точности перемещений с двигателями имеющими шаг 0,9°. При этом уровень шума должен быть эквивалентен паре TMC2100 и шаговому двигателю с шагом 1,8°.

Если уровень шума не важен, то за меньшие деньги можно поставить драйвер DRV8825 с микрошагом 1/32 в паре с двигателями с шагом 0,9°. При этом различий в качестве печати по FDM технологии не должно быть.

В итоге: этот драйвер нужен владельцам 32-х битной электроники, желающим снижения уровня шума шаговых двигателей на своих 3D принтерах. Для 8-и битной электроники по прежнему остаётся актуальным TMC2100.

 

p.s. Комфортный режим работы до 1А. Выше 1,2А сильно нагревается. (Из опыта работы нашего коллеги Faster на ЧПУ станах)

Метки: LV8729, драйвер, шум&nbsp&nbsp
2016-11-05&nbsp&nbsp
&nbsp&nbsp
Раздел: Обзор&nbsp&nbsp

Автор: AKDZG Просмотров: 19 268&nbsp&nbsp

9 комментариев

3deshnik.ru

Правильная настройка тока для шаговых двигателей

Добавлено в закладки: 17

Я сам очень долго не уделял этому вопросу должного внимания. Во первых не хотел разбираться. Во вторых считал, что настройка в рабочих условиях (во время тестовой печати на завышенных режимах) самая правильная. Это конечно верно, но настал момент, когда в моей коллекции появился третий вид драйверов TMC2100 и чтобы их адекватно сравнить с драйверами A4988 нужно их одинаково и правильно настроить по току используемого шагового двигателя.

 

Что нам даёт правильная настройка тока для шаговых двигателей?

  1. Снижение шума от работы принтера при завышенном токе
  2. Избавление от сдвига слоёв (пропуска шагов) при низком токе
  3. Снижение нагрева шагового двигателя или его драйвера

 

Какие обычно используют шаговые двигатели?

 

17HS4401 ток 1,7A – обычные

17HS8401 ток 1,8А – более мощные

17HS4402 ток 1,3A – по некоторым сведениям менее шумные, чем 17HS4401

 

Драйверы шаговых двигателей

A4988 на ток до 2А – очень широко распространён и недорогой

DRV8825 на ток до 2,2А – интересен большей мощностью и микрошагом 1/32

TMC2100 на ток RMS 1,2А  (с пиками до 2,5А) – интересен самостоятельным дроблением микрошага 1/16 до 1/255, что в итоге снижает шум работы шагового двигателя не загружая при этом дополнительными расчётами Ардуину.

Видимо для этого драйвера больше подходят двигатели с низким током, например 17HS4402. С этим двигателем драйвер будет меньше нагреваться, а значит его достаточно обдувать низкооборотистым бесшумным вентилятором.

 

Настройка тока на драйверах ШД

Минусовой щуп мультиметра подсоединяем к контакту GND (минус, он общий), плюсовым прикасаемся к корпусу подстроечного резистора на драйвере. Крутим подстроечный резистор отвёрткой и замеряем расчётное напряжение Vref. Таким образом мы выставляем правильный ток для драйвера шагового двигателя. Для каждого вида драйвера своя формула расчета Vref.

 

Vref – пин замера напряжения для установки тока по формуле.

Current Limit – ток шагового двигателя.

 

A4988

Формула Vref для A4988 изменяется от номинала токочувствительных резисторов. Это два чёрных прямоугольника на плате драйвера. Обычно подписаны R050 или R100.

Vref = Current Limit * 8 * (RS)

RS = 0,100
Vref = Current Limit * 8 * 0,100 = Current Limit / 1,25

RS = 0,050
Vref = Current Limit * 8 * 0,050 = Current Limit / 2,5

Например для 17HS4401: Vref = 1,7 / 2,5 = 0,68В

 

DRV8825

Current Limit = Vref * 2

Vref = Current Limit / 2

Например для 17HS4401: Vref = 1,7 / 2 = 0,85В

 

TMC2100

Irms = (Vref * 1,77A) / 2,5V

Vref = (Irms * 2,5V) / 1,77A

Current Limit = 1.41 * Irms

Например для 17HS4401: Vref = (Current Limit * 0,707 * 2,5В) / 1,77А = (1,7 * 0,707 * 2,5) / 1,77 = 1,697В

При таком Vref шаговый двигатель возможно будет нагреваться, поэтому Vref придётся подстроить во время работы.

 

 

В некоторых случаях для снижения нагрева драйвера приходится снижать Vref, а значит для защиты от пропуска шагов нужно уменьшать ускорения в прошивке. Соответственно при снижении ускорений общая скорость печать 3D принтера снижается. Разумный минимум для ускорений 500 мм/с^2. Отсюда вывод: уровень шума можно снизить почти на любом 3D принтере, снижая ускорения и Vref, но при этом Vref придётся подбирать опытным путём.

 

Сравнение громкости работы двигателя на разных Vref

  • Шаговый двигатель Wantai 42BYGHW609 ток 1,7А
  • Драйвер A4988
  • 3D принтер Mendel90

 

Тестовый G-код примерно такой (правил в процессе и после)

G21
G90
M107
G28 X0
M117 Run Test…
G1 F12000 X100
G1 F6000 X5
G1 F12000 X100
G1 F6000 X200
G1 F3000 X100
G1 F1500 X5
G1 F3000 X100
G1 F1500 X200
M117 Test Done!
G91
G28 X0
M84
G90

 

Используем аудиоредактор Audacity. Примитивный микрофон подключен к встроенной аудиокарте ПК. Микрофон прижат к корпусу ШД и сверху обмотан поролоном. Надеюсь этого хватит для регистрации уровня шума.

Vref устанавливаю на 0,58В, запускаю программу из Pronterface и записываю звук с микрофона. Затем повторяю запись на Vref  = 0,78В. Картинки уровней громкости складываю в Фотошопе для наглядности сравнения. Вот что получилось:

Красным Vref = 0,58В

Синим Vref = 0,78В

 

На некоторых скоростях разность в громкости вполне существенная. Такие напряжения взяты для наглядности, хотя и не сильно отличаются. На не настроенном драйвере может стоять любое напряжение Vref!

 

Пожалуйста не путайте ток с напряжением Vref, когда пишете об этом

 

Подробнее про эти драйверы можно почитать на сайтах производителей:

https://www.pololu.com/category/120/stepper-motor-drivers

https://github.com/watterott/SilentStepStick/blob/master/docu/FAQ.md

 

Для более глубокого понимания формул смотрите отдельную тему на форуме по этому вопросу.

Ссылка на обсуждение на форуме методов борьбы с шумом 3D принтера.

Метки: A4988, DRV8825, TMC2100, драйверы&nbsp&nbsp
2016-01-12&nbsp&nbsp
&nbsp&nbsp
Раздел: Настройка, Электроника&nbsp&nbsp

Автор: AKDZG Просмотров: 188 265&nbsp&nbsp

45 комментариев

3deshnik.ru