闭环步进电机

3D打印 步进器 步进驱动器 发动机 阿杜伊诺 坡道
2021-05-01 19:29:48

我正在考虑使用闭环步进电机来防止失步并使机器更准确。有哪些选择(最好是低成本):

stepper motor + driver + encoder + microcontoller

从头开始构建它值得吗?例如 Arduino Mega 2560 + RAMPS 1.4/1.5/1.6 + 步进电机(例如 NEMA17)+ 驱动器(例如 A4988、DRV8825)+ 编码器(例如 AS5047P、AS5047D、AS5048A、TLE5012B)+ 微控制器(例如 STM32)。

3个回答

存在多种选择,但请记住,成本将是一个限制因素。

(小旁注:成本取决于透视,财务成本不等于精神成本。购买或制造之间的权衡还取决于当事情没有立即奏效时你是否愿意坚持。)

开始之前:确保您的打印机有足够的空间来容纳更大的电机。

那么,有哪些选择呢?

  1. 更改您当前的配置。如果您丢失了步骤,很可能它可以在固件中修复。

    • 优点:没有预算,也没什么损失。
    • 缺点:没有闪亮的闭环系统。(不过这很糟糕吗?)可能需要配置和编译您自己的固件。
  2. MacGyver / 基于低杠杆组件的 DIY 解决方案

    • 优点:可能会便宜到取决于您如何选择组件。可能是一次有趣的学习经历,更不用说事后的满足了。这可能是您在所有选项中看到的最小构建尺寸。
    • 缺点:你需要大量的工程和调试。安装编码器可能很棘手。
  3. 与 1 相同,但现在考虑使用带有集成编码器的架式步进电机

    • 优点:在我看来,由于单个机械部件(电机 + 编码器),预算中最可靠的选择。
    • 缺点:集成编码器的成本相当可观,而且与普通版本相比体积更大。
  4. 购买现成的电机+编码器和驱动器

    • 优点:无需过多担心驱动程序配置。只需插入数字或设置 DIP 开关。非常方便的解决方案。几乎即插即用。
    • 缺点:这对预算来说已经是一个挑战。错误的混合搭配可能会导致不可预测的结果,例如驱动器过流。(相信我,这对您的申请非常令人沮丧!)
  5. 如果允许我们考虑伺服电机:ClearPath-SD 系列(或任何其他替代品!)我只是为了完整性而将其包括在内。

    • 优点:性能明智几乎在任何相关级别上都是明显的赢家。
    • 缺点:您需要大量预算!

底线:您可能希望在花钱之前先尝试第一个选项。下一站,您可能想要采用第二个选项(您已经对不同的特定低级组件进行了研究),如果您有空闲时间,我也会这样做。如果您在时间方面也有预算,我绝对建议对现有驱动板采取第三种选择。

其他选项成本更高,并且在生产环境中成为真正的选择,在这种环境中,停机也需要花钱。

至于微控制器,请拿走任何可用的东西。只要知道更多的计算能力将使您能够更快地输出步骤并允许更平滑的运动。那里也有很多话要说!

所以,我是在我的大规模改装 cr-10 S5 上实现这一点的人之一。

为什么?

对于更大的打印件,由于小斑点而撞到自身的风险是非常真实的。可能会损坏价值 100 美元的灯丝并错过最后期限。(我们正在专业地使用它。)斑点会发生,特别是如果您运行低成本长丝和 PETG,从成本角度来看,这是功能性更大打印的唯一明智选择。我们在所有轴上都使用 BTT 系统 S42B,它运行良好。一个斑点现在只是一个小的干扰,可以擦掉,但剩余的印刷品在尺寸上仍然是正确的。

然而,实际实施并不是一项微不足道的任务。为了完成这项工作,需要一个打印机主板,允许外部步进驱动器,如 SKR E3 DIP、SKR V1.4、SKR V1.4 Turbo 等。此外,还需要为正在使用的系统调整 PID:s,这不是超级简单。

如果您是真正的专家并进行大打印,我真的认为这是必须升级的。另一方面,如果一个人只是在业余爱好范围内打印较小的零件,这将不值得升级。我不是在谈论所涉及的钱,pcbs 只是 14 美元/个,但需要新布线 pid 调整马林鱼挖掘等工作。对我们来说,不再有 30% 的失败真是太神奇了,因为不可避免的斑点有时会出现在更大的印刷品中。

大约 25 年前,我在 8 x 32 侵蚀台上实施了一个闭环系统,使用激光三角测量以 1 厘米的分辨率对其进行扫描。扫描表面需要120个小时。大部分时间都花在等待系统停止晃动七秒钟。我将轴编码器放在 X、Y 和 Z 轴上,而不是步进电机上。我想确定我得到了相机的运动。

最后,我决定移动到具有 1/10 毫米公差的目标,并将任何错误添加到移动到下一个目标中。相机位置有一个超过 2/10 毫米的模糊范围。以近 10 秒的代价来回移动以弥补错过的一步可能会使跑步增加数天。我们已经过了桌子生命的尽头。