Вход на сайт

Зарегистрировавшись на сайте Вы сможете добавлять свои материалы






Самодельный намоточный станок с шаговым двигателем


Намоточный станок с проводоукладчиком » Журнал практической электроники Датагор (Datagor Practical Electronics Magazine)


Давно была идея о создании намоточного станка с проводоукладчиком. На просторах Интернета много всего отыскать можно, но всегда встречался с какой-то трудностью по его реализации. И вот азарт достиг «точки кипения» и началась работа.
Достал старый принтер, сканер и все, что только под руку попалось...

Содержание / Contents

Сначала нужно продумать механическую часть. А что тут думать, вот каретка от принтера прекрасно двигается, почему её не использовать? Вырезав все не нужное и оставив только станину с осью и кареткой. Все прекрасно, но её двигает коллекторный двигатель, а управление через энкодерную ленту и ШИМ я не сделаю, нужно что-то придумать на шаговом двигателе.

Смотрю на сканер и вот оно чудо, там лампу перемещает шаговый двигатель, да ещё и редуктор есть. Берём этот редуктор с мотором и крепим на станину от принтера. Пересчитав какое расстояние проделает каретка за 1 шаг двигателя задался константой А = 0,02 мм.

В качестве самого проводоукладчика использовал диск от старого винчестера, предварительно вырезав от него ј сектора чтобы нормально «стал» на каретку. Провод будет проходить через систему роликов, которые были любезно откручены от сканера и припаяны на винчестерный диск.


Всё, проводоукладчик готов. Что касается схемы управления, то были приняты самые простые меры для реализации поставленной задачи. Благо, драйвер для биполярного шагового двигателя это не проблема, в Сети много вариантов. Выбрал простой на микросхемах L297 и L298.

Понял, что обойтись без микроконтроллера будет трудно и на некоторых форумах мне дали совет самому подучить программирование и написать программу, ибо никто не будет на энтузиазме мне её писать. Так и сделал. Прошу не пинать ногами, ибо это первая моя программа для МК.

Контроллер выбрал АТмега8, таких контроллеров полно и достать не проблема. Опишу алгоритм работы программы, каким я для себя видел.
Включаем контроллер и на семисегментном индикаторе горят «0,00» нули. С помощью кнопок «+1» и «-1» выставляем значение диаметра провода (например 0,31) и жмём кнопку «СТАРТ».

Контроллер, исходя из выше изложенной константы «А = 0,02», делает пересчёт сколько импульсов ему нужно подавать на драйвер шагового двигателя для его перемещения на расстояние 0,31 мм. Т.е. 0,31/0,02 = 15,5 импульсов. Так как число импульсов должно быть целое число контроллер выдаёт 16 импульсов (или 15). Погрешность есть, куда без неё.

Жмём кнопку «СТАРТ», на самом первом индикаторе загорается маленький квадратик и программа переходит в следующий этап работы, где контроллер ждёт сигнала от датчика, который будет на оси с катушкой, для разрешения выдать пачку импульсов для шагового двигателя. Вот он получает импульс и МК выдаёт пачку импульсов. Каретка проводоукладчика перемещается и ждёт следующего разрешающего импульса.

Если в процессе работы нужно «подкорректировать» диаметр провода и вернутся в первую часть программы, нужно нажать «СТАРТ», квадратик исчезнет и можно изменять значение диаметра провода. Одно замечание: чтобы была возможность контроллеру отреагировать на кнопку «СТАРТ», диск датчика на основной оси должен быть на чёрном сегменте, т.е. на контроллер от датчика должен подаваться уровень «лог. 1».

С прерываниями работать ещё не научился и сделал, как умею. Диск датчика расчертил на 4 части и черным лаком закрасил сегменты напротив, в шахматном порядке. Поскольку на диске будет 2 черных сектора – контроллер будет реагировать на каждые 180 градусов оборота оси, и соответственно будет на каждые 180 градусов перемещать каретку на Ѕ диаметра провода. В таком случае минимальный шаг намотки (в моем случае) =0,04 мм. Программа работает под внутренним тактированием с частотой 1 МГц.

Уже опробовал станок в намотке проводом 0,315 (мотал выходной трансформатор для гитарного усилителя на каркасе от ОСМ-0,16). Качеством намотки и работой доволен.

Надеюсь, моя статья поможет кому-то. С развитием автоматизации думаю о добавлении двигателя на основную ось и об обновлении программки для управлением вторым шаговым двигателем. Автоматизация – двигатель лени!

▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

Спасибо за внимание!

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

Сергей (Pagan)

Украина, Хмельницкий (Белогорье)

Увлекаюсь ламповой техникой, музыкой, культурой.

 

Как работают шаговые двигатели | Самодельные схемотехнические проекты

В этом посте мы узнаем о шаговом двигателе. Мы будем изучать, что такое шаговый двигатель, его основной рабочий механизм, типы шагового двигателя, режимы шага и, наконец, его преимущества и недостатки.

Что такое шаговый двигатель?

Шаговый двигатель - бесщеточный; его вращающийся вал (ротор) совершает один оборот с определенным количеством шагов. Из-за ступенчатого характера вращения он получил название шагового двигателя.

Шаговый двигатель обеспечивает точное управление углом вращения и скоростью. Это конструкция с открытым контуром, что означает отсутствие механизма обратной связи для отслеживания вращения.

Он может изменять свою скорость, изменять направление вращения и мгновенно фиксироваться в одном положении. Количество ступеней определяется количеством зубьев в роторе. Например: если шаговый двигатель состоит из 200 зубцов, тогда

360 (градус) / 200 (количество зубцов) = 1,8 градуса

Таким образом, каждый шаг будет равен 1.8 степень. Шаговые двигатели управляются микроконтроллерами и схемой драйвера. Он широко используется в лазерных принтерах, 3D-принтерах, оптических приводах, робототехнике и т. Д.

Основной рабочий механизм:

Шаговый двигатель может состоять из нескольких полюсов, намотанных изолированным медным проводом, называемым статором или неподвижной частью двигателя. мотор. Подвижная часть двигателя называется ротором, который состоит из нескольких зубцов.

Когда один полюс находится под напряжением, ближайшие зубцы будут совмещены с этим полюсом, находящимся под напряжением, а другой зубец на роторе будет немного смещен или не совмещен с другими полюсами без напряжения.

Следующий полюс будет под напряжением, а предыдущий полюс будет обесточен, теперь невыровненные полюса будут выровнены с текущим напряженным полюсом, это сделает один шаг.

На следующий полюс подается питание, а на предыдущий полюс обесточивается, это делает следующий шаг, и этот цикл продолжается несколько раз, чтобы сделать один полный оборот.

Вот еще один очень простой пример того, как работает шаговый двигатель:

Обычно зубья ротора представляют собой магниты, расположенные с чередованием северного и южного полюсов.Подобно тому, как полюса отталкиваются и в отличие от притяжения полюсов, теперь обмотка полюса «A» находится под напряжением и принимает под напряжением полюс как северный полюс, а ротор как южный полюс, это притягивает южный полюс ротора к полюсу статора «A», как показано на рисунке.

Теперь полюс A обесточен, а на полюс «B» подано напряжение, теперь южный полюс ротора будет совмещен с полюсом «B». Аналогичные полюс «C» и полюс «D» будут включать и отключать питание одинаковым образом, чтобы завершить один оборот.

Теперь вы понимаете, как работает механизм шагового двигателя.

Типы шаговых двигателей:

Существует три типа шаговых двигателей:

• Шаговый двигатель с постоянным магнитом
• Шаговый двигатель с регулируемым сопротивлением
• Гибридный синхронный шаговый двигатель

Шаговый двигатель с постоянным магнитом:

Шаговый двигатель с постоянным магнитом использует постоянный магнит зубья в роторе, расположенные с чередованием полюсов (Север-Юг-Север-Юг ……), это обеспечивает больший крутящий момент.

Шаговый двигатель с переменным сопротивлением:

В шаговом двигателе с переменным сопротивлением в качестве ротора используется материал из мягкого железа с несколькими зубьями, и он работает по принципу минимального сопротивления реактивного сопротивления при минимальном зазоре, что означает, что ближайшие зубья ротора притягиваются к полюсу, когда он заряжен, как металл притягивается к магниту.

Гибридный синхронный шаговый двигатель:

В гибридном шаговом двигателе оба вышеупомянутых метода объединены для получения максимального крутящего момента. Это наиболее распространенный тип шаговых двигателей, а также дорогостоящий метод.
Пошаговые режимы:

Есть 3 типа пошаговых режимов

• Полный тактовый режим
• Полушаговый режим
• Микрошаговый режим

Полный пошаговый режим:

Полношаговый режим можно понять на следующем примере: если у шагового двигателя 200 зубцов, то один полный шаг равен 1.На 8 градусов (что указано в начале статьи) он не повернется больше или меньше чем на 1,8 градуса.

Полный шаг далее подразделяется на два типа:

• Однофазный режим
• Двухфазный режим

В обоих фазных режимах ротор выполняет один полный шаг, основное различие между этими двумя состоит в том, что одиночный режим дает меньший крутящий момент и двухфазный режим дают больший крутящий момент.

• Однофазный режим:

В однофазном режиме только одна фаза (группа обмоток / полюсов) находится под напряжением в данный момент времени, это наименее энергоемкий метод, но он также дает меньший крутящий момент.

• Двухфазный режим:

В двухфазном режиме на две фазы (две группы обмоток / полюс) подается питание в заданное время; он производит больший крутящий момент (от 30% до 40%) в однофазном режиме.

Полушаговый режим:

Полушаговый режим выполняется для удвоения разрешения двигателя. Полушаг, как следует из названия, занимает половину одного полного шага, вместо полных 1,8 градуса, полушага занимает 0,9 градуса.
Полушаг достигается за счет попеременного изменения однофазного режима и двухфазного режима.Это снижает нагрузку на механические части и увеличивает плавность вращения. Полушаг снижает крутящий момент примерно на 15%. Но крутящий момент можно увеличить, увеличив ток, подаваемый на двигатель.

Микрошаговый:

Микрошаговый выполняется для максимально плавного вращения. Один полный шаг делится на 256 шагов. Для микрошага нужен специальный контроллер микрошага. Его крутящий момент составляет примерно 30%.

Драйверы должны вводить синусоидальную волну для вращения жидкости.Драйверы выдают два синусоидальных входа с фазой на 90 градусов.

Обеспечивает наилучший контроль вращения, значительно снижает механическое напряжение и снижает рабочий шум.

Основные преимущества и недостатки шагового двигателя можно узнать из следующих пунктов:

Преимущества:

• Лучший контроль углового вращения.
• Высокий крутящий момент при низкой скорости.
• Мгновенное изменение направления вращения.
• Минимальная механическая конструкция.

Недостатки:

• Энергия расходуется даже при отсутствии вращения; это сделано для фиксации ротора в фиксированном положении.
• Нет механизма обратной связи для исправления ошибок вращения и отслеживания текущего положения.
• Требуется сложная схема драйвера.
• Крутящий момент уменьшается при более высокой скорости.
• Нелегко управлять двигателем на более высокой скорости.

О компании Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель.Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемой, вы можете взаимодействовать с ними через комментарии, я буду очень рад помочь!

.

Самодельная моталка тороидов | Hackaday

[eclipsed78], построил автоматическую намотку тороида (Интернет-архив). Барабан раскалывается, чтобы нагружать тороид. Затем на барабан наматывается проволока, как на любую другую катушку. Барабан вращается, когда ползунок стягивает проволоку с барабана, вращаясь в тороиде и выходя из него. Боковое натяжение предотвращает провисание проволоки во время работы. Катушка намотки ступенчатая при вращении барабана, чтобы контролировать соотношение витков. [eclipsed78] создал драйвер шагового двигателя из схемы, чтобы он мог управлять двигателями.Вы можете наблюдать за работой моталки в виде серии видеороликов. Первый из них встроен ниже. Если вам когда-либо приходилось наматывать массивный тороидальный трансформатор, этот проект для вас.

.Модификации шагового двигателя

улучшают намотку плоской катушки с ЧПУ

Найти нужную готовую деталь для завершения проекта - это приятный опыт - купите, закрепите, продолжайте бизнес. Однако не всегда все получается так легко, что часто требует еще большего удовольствия от модификации существующей детали для выполнения работы. Модификация шагового двигателя путем просверливания отверстия в его валу, вероятно, претендует на получение награды за мод года.

Это то, что [Русс] сделал, чтобы внести необходимые улучшения в свою намоточную машину с ЧПУ для плоских катушек, в которой используется модифицированный 3D-принтер дельта-типа для наматывания тонкой магнитной проволоки на клейкую бумагу для формирования красивых катушек различных размеров и форм.[Расс] дорабатывал свой дизайн с тех пор, как мы его представили, и придумывал все лучшие и лучшие катушки. Во время экспериментов пассивный ролик в конце дела оказался обузой. Проблема заключалась в том, что точка контакта отставала от центральной оси дельты, что приводило к проблемам с G-кодом. [Расс] решил, что поможет новый инструмент с точкой контакта в мертвой точке. Обратной стороной будет необходимость активного поворота инструмента вместе с движениями осей X и Y. На видео ниже показаны его модификации, которые включают разборку шагового двигателя NEMA-17 и высверливание вала для пропуска провода катушки.[Расс] также потратил некоторое время на реверсирование ротора в раме и снабдил небольшую пружину предварительной нагрузки, чтобы катушечный валик контактировал с бумагой.

Сеанс намотки катушки в реальном времени начинается в 21:18, и мы должны признать, что смотреть на это странно успокаивающе. Мы не уверены, что именно [Расс] собирается делать с этими катушками, и, по его собственному признанию, он тоже. Но это все еще довольно круто, и модификации шагового двигателя - изящный трюк, о котором следует помнить.

Спасибо [Baldpower] за то, что остался на вершине этого.

.

Смотрите также