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文檔簡介

1、這些部件都有各自的內部參數,與最終X軸、Y軸方向的前進距離相關。首先我們看步進電機本身。步進電機的設計決定了在非超載的情況下,當步進驅動器接收到一個脈沖信號,它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度。這個角度,被稱為“步距角”。最常見的三種步距角,分別是0.9°,1.8°和7.5°。這三種步距角,也就對應了步進電機每旋轉一周(360°),需要的脈沖信號個數為400個、200個以及48個。這個參數是步進電機的內部參數,購買步進電機時一定要問清楚哦。與脈沖信號相關的另一個參數是步進細分數,在驅動電路電路板上。驅動電路的主芯片,通常具有驅動細分功能。比如

2、我的Melzi電路板上用的芯片A4982,就具有驅動細分的功能。所謂驅動細分,就是把原本一個脈沖信號前進的角度,再次進行分割,比如1/2、1/4或1/16等。這樣,可以對步進電機進行更精細的控制。在Melzi電路板的設計中,A4982被設置為1/16驅動細分。在驅動細分起作用的情況下,假如你使用的步進電機的步距角為1.8°,步進電機旋轉一周就需要3200個脈沖信號(200×16)。第三個參數是同步輪的齒數。這個很簡單了,數一數就知道了。這個部件的定制性比較高,從十幾齒到三十幾齒都能在市面上買到,因此一定要數對才行。同時,同步輪還有另外一個參數,就是支持的同步帶的型號。很明顯

3、,同步輪和同步帶必須使用型號一樣的,否則出現什么效果就不好說了。最后一個參數,就是同步帶的型號了。不同型號的同步帶,最大的不同就是齒和齒之間的距離不同。從2mm到5mm都比較常見。假如步進電機旋轉一周需要3200個脈沖信號,而我們使用的同步輪有15個齒,同步帶型號是GT2,也就是節距2mm的同步帶,那么步進電機旋轉一周,會帶動同步輪旋轉一周,也就是前進15個齒的距離,對應到同步帶上,就是前進30mm的距離(15×2)。在這種情況下,同步帶帶動打印頭或者熱床前進1mm,需要的脈沖信號為3200÷30=106.67個。如果覺得自己計算有點麻煩,可以考慮使用網站http:/pru

4、/calculator/,這里提供了一個在線版本的3D打印機步進電機計算器:在這個表中,只要把步距角填入Motor step angle中,驅動細分數填入Driver microstepping中,同步帶的節距填入Belt pitch中,同步輪的齒數填入Pulley tooth count中,就可以在Result出得到最終結果了。第二行右邊的Belt presets我的理解是起到提示的作用,告訴大家同步帶尺寸和節距的對應關系,并不參與到計算中。如果已經安裝了Repetier-Host,也可以用軟件提供的功能。在“工具”菜單中,我們可以找到同步帶傳動計算器。這個計算器

5、同樣是4項輸入,與上面的網頁功能一樣。第二節,絲桿傳動步進電機的分辨率計算3D打印機的Z軸傳動有幾種不同的形式,先介紹比較先進也最簡單的一種。看圖,步進電機的軸直接是一個絲桿,而不是類似X軸或者Y軸步進電機的光桿。當然,如果用在3D打印機的Z軸上,通常需要的軸的長度比圖中所示的還要再長一些才行。很明顯,這樣的直接以絲桿為軸的步進電機,部件比較少,計算起來也比較簡單。除了上面第一節已經說過的步進電機驅動電路(不在圖中哦)、步進電機本身之外,只剩下絲桿這一個與傳動有關的部件了。下面我們就深入討論一下絲桿。與絲桿相關的概念,主要有螺距、頭數和導程這三項。螺距指的是螺紋上相鄰的兩牙對應點的軸向距離。通

6、常用P表示。頭數就是螺紋的線數,如下圖所示,雙頭絲桿有紅藍兩條不相交的螺旋線,互相纏繞形成。有了螺距和頭數這兩個概念,導程就比較簡單了,導程指同一螺旋線上相鄰兩牙對應點的軸向距離,可以用L表示。因此如果是單線的螺紋,導程就等于螺距。如果是多線螺紋,導程就等于頭數乘以螺距(L = nP)。舉個例子,比如我們仍然用1/16驅動細分的Melzi電路板驅動步距角為1.8°的步進電機,這時步進電機旋轉一周就需要3200個脈沖信號。步進電機以一個4頭螺距2mm的絲桿為軸,這樣的絲桿,導程為8mm,因此每毫米Z軸上升或者下降,需要3200÷8=400個脈沖信號。仍然可以使用剛才提到的在線

7、版本的3D打印機步進電機計算器:在這個表中,仍然是把步距角填入Motor step angle中,驅動細分數填入Driver microstepping中,絲桿的導程填入Leadscrew pitch中,就可以在Result出得到最終結果了。第二行右邊的Pitch presets仍然是常見的絲桿導程列表,不直接參與計算。Repetier-Host也有四桿傳動計算器。遺憾的是這個計算器缺少直接填入導程的地方,只能在預設的幾種絲桿中選擇。這樣其中是沒有我們需要的8mm這個選項的,因此沒法得到我們需要的結果了。除了上面討論的這種最簡單形式之外,我們還可能遇到使用聯軸器連接的光桿步進電機和絲桿。因為聯

8、軸器是同步的1:1的傳動裝置,因此計算方法與上面完全一樣。下圖就是聯軸器的樣子。聯軸器下方是普通的步進電機,軸的直徑是5mm,上方是用于Z軸升降的絲軸,直徑在5mm8mm之間都是可能的,直徑與分辨率的計算沒有直接的關系。如果你的3D打印機設計比較特別,Z軸還可能使用下圖這樣的部件。這個部件也是步進電機,只是帶了減速器。常見的減速比是1比5.18,具體的計算就不舉例了。第三節,擠出機步進電機的分辨率計算擠出機步進電機分辨率的計算更簡單一些,首先我們看一下擠出機齒輪的外觀:這樣的一個擠出機送料齒輪,外徑是11mm,因此周長是11×3.14=34.54mm。假設我們仍然使用與上面例子中參數

9、一樣的步進電機,旋轉一周需要3200個脈沖信號,那么每mm的送料,就對應了3200÷34.5493個脈沖信號。可能是因為這個計算過于簡單了,大家都沒有提供對應的計算器。那我們就手算好了。第四節,小結到此為止,我們已經學會計算X軸、Y軸、Z軸以及擠出機的分辨率,也就是多少個脈沖信號對應1mm的移動距離。有了這些數值,就可以很容易的配置你的固件了。如果你使用的是Sprinter或者Repetier-firmware,可以去修改這些宏定義:XAXIS_STEPS_PER_MMYAXIS_STEPS_PER_MMZAXIS_STEPS_PER_MMEXT0_STEPS_PER_MM如果你使用的是Marlin,可以去修改:DEFAULT_AXIS_STEPS_PER_UNIT其他的固件虎哥我沒有仔細研究,肯定也有對應的地方,大家自己查找吧。最后,我們這篇文章中介紹的方法,計算出來的數值,都是理論值。3D打印機工作中的實際數值,由于各種環境因素的影響,必然會與理論值產生偏差。其中,擠出機的分辨率是最容易產生偏差的地方。如何觀察3D打印機的實際工

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