是否有任何(相对简单的)方法来确定步进器是否被其绕组上的电压信号指示移动?

3D打印 挤压 步进驱动器 步进器 挤出机驱动
2021-05-18 08:43:32

这可能是一个长镜头,但我想知道在步进电机绕组上看到的信号是否可以表明步进电机是否被告知在短时间内移动。这尤其适用于挤出机上使用的步进机。

我读过步进驱动器中使用的 PWM 并控制电流模式以移动电机。如果电机要保持其位置,则还必须通过绕组保持电流。因此,每当步进器通电时,绕组上似乎总是有一个脉冲波形,对吗?当电机保持原位时,波形有什么特别之处吗?

这是我想做的灯丝传感器。传感器将位于挤出机电机处。它将监测固体长丝的运动/流动。长丝流动不足可能是因为长丝跳动、缠结或缠住长丝,或非挤出行程移动。我希望能够从最后一个原因中分辨出前两个原因(当它不应该被挤出数百毫秒左右时)。最好将“无定向运动”与“非常缓慢的运动”区分开来,这种运动会发生在小喷嘴、低速或其他缓慢挤出情况下。

我在打印时用示波器观察波形,但移动速度很快且相对较少,因此我无法确定在那段时间是否有我可以使用的东西。我可以过滤脉冲波形(什么转角频率?)以获得通过线圈的电流波形的近似值 - 基于波形在非挤压但仍然通电期间应该类似于直流电平的想法。也许该直流电平的另一个低通滤波,或波形的高通以指示定向挤压?当然,在微型计算机上使用 DSP。

这里有没有关于低级步进电机控制主题的专家?

2个回答

因此,每当步进器通电时,绕组上似乎总是有一个脉冲波形,对吗?

正确的。

当电机保持原位时,波形有什么特别之处吗?

是的有该视频包含电流波形外观的简短示例。

如果我理解正确:您想通过对步进电机的相位进行电流感应来检测灯丝事件。简单的说,如果电机没有转动,那么反电动势将为零。随着速度的增加,BEMF 上升,这导致电流水平下降。某些驱动系统中的失速检测是这样工作的吗?

通过学习步进电机驱动的基本原理,您也许能够确定您想做的事情是否可行;两个电压模式和电流模式

除此之外,在挤出机电机上游使用旋转编码器来检测长丝运动或缺乏运动可能同样实用

在您的情况下,检测灯丝是否存在但不移动检测失速的呼叫。如果 PWM 脉冲发生但电压增加的速率(斜率)没有改变,则没有 BEMF 事件。没有这样的事件将表明转子没有移动。如果没有要推动的灯丝,那么当转子移动时,它会响起(超出目标位置并来回波动,直到它稳定到控制器预期的电气位置),因为机械负载已经改变。

对于 NEMA17 步进器,在非常短暂的事件中这些变化非常小。我会先在两相上安装电流传感器,然后在此基础上进行一些信号处理。

您无法监控挤出机步进电机,以确保在应喂入时喂入细丝。一种常见情况是灯丝粘合但挤出机步进器继续按指令移动。驱动轮剥去它压在灯丝上的凹痕,并磨掉灯丝。挤出机仍在步进,而灯丝则不动。

您可以通过增加驱动轮对灯丝的压力来减少特定灯丝的压力,但最佳压力因灯丝而异。例如,我发现 PET 需要比 PLA 更小的压力。

@User77232 建议使用单独的旋转编码器通过不同的传感器检测灯丝的运动。这可能会更好,因为您可以通过挤出机运动检测到细丝堵塞。如果您使用 PTFE 管将长丝输送到挤出机,则可以将编码器安装在管的另一端。您可能需要考虑管中灯丝的一些压缩和拉伸,这可能会延迟检测“缺乏运动”。

我曾希望 Triaminic TMC2100 芯片(此处的规格)能够通过观察反电动势来检测驱动扭矩,但阅读规格似乎没有帮助。有一项旧专利(应该已经过期)可以检测移动步进电机以实现更快加速和更安静操作所需的电流,但我没有在 Triaminic 驱动器上找到有用的扭矩限制信号。如果可以检测到所需的扭矩,则可以设置低于初始细丝剥离扭矩的峰值扭矩值。

也许可以将挤出机步进电机安装在兼容的支架上,例如 TPU 或橡胶材料,并使用应变计测量支架的拉伸。