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
- В формфакторе NEMA 17 нам доступны такие двигатели
- Следующий формфактор NEMA 23 представлен такими моделями
- Варианты подключения двухфазных шаговых двигателей
- Рассчетное определение необходимого момента шагового двигателя
- Использование динамометра для определения момента, требуемого от двигателя.
- Градуировка и использование самодельного динамометра.
- Немного о шаговых двигателях NEMA
- 📹 Видео
Видео:Как выбрать шаговый двигатель? Принцип работы, разновидности.Скачать
Двигатели NEMA 16 представлены такими моделями
| Модель | Угол шага | Количество проводов | Номинальный ток фазы, А | Сопротивление фазы, Ом | Индуктивность фазы, мГн | Инерция ротора, г·см2 | Удерживающий момент, Н·см | Крутящий момент, Н·см | Длина мотора, мм |
| 39HS20044 | 1,8 | 4 | 0,42 | 18 | 12 | 12 | 8 | 0,5 | 20 |
| 39HS26064 | 1,8 | 4 | 0,6 | 9 | 10 | 14 | 14 | 0,8 | 26 |
| 39HS34064 | 1,8 | 4 | 0,6 | 12 | 13 | 19 | 18 | 1 | 34 |
| 39HS34124 | 1,8 | 4 | 1,2 | 3,2 | 3 | 19 | 16 | 1 | 34 |
| 39HS34046 | 1,8 | 6 | 0,4 | 30 | 14 | 19 | 12 | 1 | 34 |
| 39HS40064 | 1,8 | 4 | 0,6 | 12 | 20 | 24 | 24 | 1,2 | 40 |
| 39HS40124 | 1,8 | 4 | 1,2 | 3,8 | 6,5 | 24 | 24 | 1,2 | 40 |
| 39HS40046 | 1,8 | 6 | 0,4 | 30 | 22 | 24 | 18 | 1,2 | 40 |
Диаметр вала у NEMA 16 — 5 мм
Видео:На что способен NEMA 17. Тест работы шаговых двигателейСкачать
В формфакторе NEMA 17 нам доступны такие двигатели
| Модель | Угол 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 | 1,8 | 28 | 0,6 | 8 | 10 | 12 | 1,6 | 34 | 4 | 150 |
| 17HS3401 | 1,8 | 34 | 1,3 | 2,4 | 2,8 | 28 | 1,6 | 34 | 4 | 220 |
| 17HS3410 | 1,8 | 34 | 1,7 | 1,2 | 1,8 | 28 | 1,6 | 34 | 4 | 220 |
| 17HS3430 | 1,8 | 34 | 0,4 | 30 | 35 | 28 | 1,6 | 34 | 4 | 220 |
| 17HS3630 | 1,8 | 34 | 0,4 | 30 | 18 | 21 | 1,6 | 34 | 6 | 220 |
| 17HS3616 | 1,8 | 34 | 0,16 | 75 | 40 | 14 | 1,6 | 34 | 6 | 220 |
| 17HS4401 | 1,8 | 40 | 1,7 | 1,5 | 2,8 | 40 | 2,2 | 54 | 4 | 280 |
| 17HS4402 | 1,8 | 40 | 1,3 | 2,5 | 5 | 40 | 2,2 | 54 | 4 | 280 |
| 17HS4602 | 1,8 | 40 | 1,2 | 3,2 | 2,8 | 28 | 2,2 | 54 | 6 | 280 |
| 17HS4630 | 1,8 | 40 | 0,4 | 30 | 28 | 28 | 2,2 | 54 | 6 | 280 |
| 17HS8401 | 1,8 | 48 | 1,8 | 1,8 | 3,2 | 52 | 2,6 | 68 | 4 | 400 |
| 17HS8402 | 1,8 | 48 | 1,3 | 3,2 | 5,5 | 52 | 2,6 | 68 | 4 | 400 |
| 17HS8403 | 1,8 | 48 | 2,3 | 1,2 | 1,6 | 46 | 2,6 | 68 | 4 | 400 |
| 17HS8630 | 1,8 | 48 | 0,4 | 30 | 38 | 34 | 2,6 | 68 | 6 | 400 |
Читайте также: Мотор редукторы цилиндрические применение
Точность шага без нагрузки ±5 %
Видео:Обзор шаговых двигателей и серводвигателей для станковСкачать
Следующий формфактор NEMA 23 представлен такими моделями
| Модель | Угол 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 |
| 57HS4128A4 | 1,8 | 41 | 6,35 | 21 | 2,8 | 0,7 | 1,4 | 0,55 | 2,5 | 150 | 4 | 0,55 |
| 57HS5128A4 | 1,8 | 51 | 6,35 | 21 | 2,8 | 0,83 | 2,2 | 1,1 | 2,8 | 190 | 4 | 0,6 |
| 57HS5128B4 | 1,8 | 51 | 6,35 | 21 | 2,8 | 0,83 | 2,2 | 1,1 | 2,8 | 190 | 4 | 0,65 |
| 57HS5630A4 | 1,8 | 56 | 6,35 | 21 | 3 | 0,9 | 2,4 | 1,2 | 3,5 | 280 | 4 | 0,72 |
| 57HS5630A4D8 | 1,8 | 56 | 8 | 21 | 3 | 0,9 | 2,4 | 1,2 | 3,5 | 280 | 4 | 0,72 |
| 57HS5630B4 | 1,8 | 56 | 6,35 | 21 | 3 | 0,9 | 2,4 | 1,2 | 3,5 | 280 | 4 | 0,72 |
| 57HS5630B4D8 | 1,8 | 56 | 8 | 21 | 3 | 0,9 | 2,4 | 1,2 | 3,5 | 280 | 4 | 0,72 |
| 57HS7630A4 | 1,8 | 76 | 6,35 | 21 | 3 | 1,1 | 3,6 | 1,89 | 6 | 440 | 4 | 1,2 |
| 57HS7630A4D8 | 1,8 | 76 | 8 | 21 | 3 | 1,1 | 3,6 | 1,89 | 6 | 440 | 4 | 1,2 |
| 57HS7630B4 | 1,8 | 76 | 6,35 | 21 | 3 | 1,1 | 3,6 | 1,89 | 6 | 440 | 4 | 1,2 |
| 57HS7630B4D8 | 1,8 | 76 | 8 | 21 | 3 | 1,1 | 3,6 | 1,89 | 6 | 440 | 4 | 1,2 |
| 57HS8430A4 | 1,8 | 84 | 6,35 | 21 | 3 | 1,2 | 4 | 2,2 | 6 | 620 | 4 | 1,4 |
| 57HS8430A4D8 | 1,8 | 84 | 8 | 21 | 3 | 1,2 | 4 | 2,2 | 6 | 620 | 4 | 1,4 |
| 57HS8430B4 | 1,8 | 84 | 6,35 | 21 | 3 | 1,2 | 4 | 2,2 | 6 | 620 | 4 | 1,4 |
| 57HS8430B4D8 | 1,8 | 84 | 8 | 21 | 3 | 1,2 | 4 | 2,2 | 6 | 620 | 4 | 1,4 |
| 57HS11230A4 | 1,8 | 112 | 8 | 21 | 3 | 1,6 | 6,8 | 3 | 12 | 800 | 4 | 1,8 |
| 57HS11230B4 | 1,8 | 112 | 8 | 21 | 3 | 1,6 | 6,8 | 3 | 12 | 800 | 4 | 1,8 |
| 57HS11242A4 | 1,8 | 112 | 8 | 21 | 4,2 | 1,4 | 1,8 | 3 | 12 | 800 | 4 | 1,8 |
У NEMA 23 диаметр вала составляет 6,35 мм или 8 мм
Видео:Шаговый двигатель. Выбираем и тестируем.Скачать
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.
Читайте также: Лодочные моторы сиа про 4 тактные 4 сил
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.
Видео:Шаговые двигатели NEMA 23Скачать
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:
1Н ·м = 0,102 кг · 1м = 20,4 кг · 5 мм
Видео:Обзор и тестирование шагового двигателя Nema 23 и драйвера DM556. Самодельный ЧПУ #1Скачать
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.
Читайте также: Мотор не сразу глохнет после выключения зажигания
Видео:Шаговые двигатели, и как ими управлять с помощью микроконтроллераСкачать
Немного о шаговых двигателях NEMA
NEMA это сокращение от «National Electrical Manufacturers Association» (англ., национальная ассоциация производителей электрооборудования) и их стандарт для моторных опор широко используется в промышленности для обеспечения стандартизации, доступности и взаимозаменяемости двигателей разных производителей. Номер NEMA связан с шириной опоры двигателя и равен номеру, разделенному на 10 в дюймах. Так NEMA23 равен ширине опоры в 2.3 дюйма.
Ниже в таблице будут указываться все размеры в дюймах, так как стандарт берет начало именно в этих единицах. В скобках указаны размеры в миллиметрах.
Данные для этой таблицы собирались из разных источников. Потому просьба, если вы нашли ошибку — сообщите. Будем очень признательны.
Основной номер NEMA определяет положение и размер монтажной поверхности (фланца), как показано в таблице выше. Полный стандарт NEMA призван для описания также других признаков двигателя. Полное описание NEMA шагового двигателя записывается в виде:
NEMA DDMMLLL-CCCIVVVSSSW, где:
- DD это диаметр (дюйм * 10). Для квадратных шаговых двигателей, длина стороны используется вместо диаметра.
- MM указывает на тип монтажа (дюйм * 10). Может не включать в сябя ни одного, один или оба буквенных кода:
- «C» — если имеются резьбовые отверстия;
- «D» — если фланец задней части имет паз для скозных болтов;
- «-« — в данный момент отделяет монтажную информацию от электрических характеристик;
- «A» — 221°F (105°C);
- «B» — 266°F (130°C);
- «F» — 311°F (155°C);
- «H» — 356°F (180°C);
- Свежие записи
- Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
- Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
- Какие моторы бывают у стиральных машин
- Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
- Как снять стопорную шайбу с вала
📹 Видео
Как выбрать Шаговый Двигатель и НЕ ПЕРЕПЛАТИТЬ | Рекомендации DarxtonСкачать
Демонстрация Мощности Шагового Двигателя NEMA23Скачать
Принцип работы шагового двигателя на примере Nema 17/ ШД HS4401Скачать
Простая схема подключения Nema 23. Шаговый двигатель nema и генератор импульсов.Скачать
Обзор и тест NEMA 34 с обратной связьюСкачать
Обзор шаговых двигателей или как подобрать шаговый двигательСкачать
Шаговый двигатель, как подключить без сложностей!!!!Скачать
Сравнение Шаговых Двигателей и Шаговиков с ЭнкодеромСкачать
Обзор копеечной платы управления шаговым двигателем.Скачать
Обзор Шаговых двигателей.Скачать
Обзор шаговых двигателей с энкодером.Скачать
Шаговый двигатель NEMA 17 и Nema 23 в 4KСкачать
НИШТЯКИ #2: Шаговые моторы - 3 размераСкачать
