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Guida ai motori Stepper NEMA 17: come funzionano, vantaggi e svantaggi, come usarli e i loro scenari di applicazione
2024-01-19 14059

Nel campo tecnologico altamente automatizzato di oggi, il motore Stepper NEMA 17, con la sua precisa capacità di controllo e una solida adattabilità, è diventato una componente essenziale dei sistemi di controllo di precisione.Questo articolo mira ad approfondire la costruzione, le caratteristiche e le strategie di controllo del motore passo -passo NEMA 17 in applicazioni avanzate.Dalle sue caratteristiche uniche angoli di passaggio e capacità di conversione di energia efficienti alle sue prestazioni in vari scenari di applicazione, analizzeremo in dettaglio i dettagli tecnici e i vantaggi delle applicazioni di questo motore.Soprattutto in aree come stampanti 3D, macchine a CNC e tecnologie robotiche, il motore Stepper NEMA 17 dimostra la sua insostituibile importanza con la sua alta precisione di posizionamento e una forte coppia di detenzione.Esploreremo anche il suo layout della bobina, il controllo corrente e la configurazione del driver, che determinano collettivamente le prestazioni e l'efficienza del motore.

Cos'è NEMA 17
Configurazione del cablaggio NEMA 17
Caratteristiche e specifiche di NEMA 17
Vantaggi e svantaggi di NEMA 17
Strategie di utilizzo e controllo del motore Stepper NEMA 17
Applicazioni motorie di stepper NEMA 17
Conclusione
FAQ

Cos'è NEMA 17

motore passo -passo

I motori Stepper NEMA 17 sono la pietra angolare dei sistemi di controllo di precisione ed Excel nel fornire una gestione dettagliata degli angoli.La sua caratteristica notevole è l'angolo di passo di 1,8 °, che aiuta l'albero motore a ruotare accuratamente ad ogni passaggio.Una rotazione completa a 360 ° richiede 200 passaggi.Questo complesso Stepping ha dimostrato di aiutare a migliorare l'accuratezza del posizionamento, rendendo il motore una scelta eccellente per stampanti 3D, macchine CNC e robot in cui l'accuratezza è fondamentale.

I motori NEMA 17 operano su 12V standard e sono in grado di gestire abilmente fino a 1,2A per fase.Questa capacità svolge un ruolo chiave nel garantire la massima coppia di mantenimento.Con una coppia di detenzione di picco fino a 3,2 kg di cm, il motore è ideale per gestire i grandi carichi presenti nelle apparecchiature di automazione.

Configurazione del cablaggio NEMA 17

Come funziona NEMA 17

La configurazione del cablaggio è un aspetto che vale la pena notare, i motori NEMA 17 includono sei fili con codice colore con estremità di cavo esposte.Le funzioni di questi fili variano a seconda che si trovino in un driver del motore passo -passo unipolare o bipolare.

Gli avvolgimenti del motore sono divisi in due gruppi: il primo contiene direttori neri, gialli e verdi e il secondo contiene direttori rossi, bianchi e blu.Questo accordo speciale è fondamentale per una gestione efficiente della coppia attuale e di coppia.All'interno di questi avvolgimenti, la direzione e la resistenza dell'attuale flusso influenzano in complessamente il campo magnetico risultante e quindi la coppia e la velocità.Un'attenta gestione di questi avvolgimenti è fondamentale per garantire un funzionamento stabile ed efficiente del motore in condizioni di carico variabili.

Inoltre, la corretta configurazione del cablaggio va oltre le semplici considerazioni sulle prestazioni;Colpisce significativamente la vita del motore.Cablaggio improprio può causare problemi come il surriscaldamento del motore o la coppia ridotta, mentre le impostazioni corrette possono massimizzare l'efficienza e l'uscita.Pertanto, nella progettazione e nell'implementazione dei sistemi di controllo motorio Stepper, è necessario prestare attenzione a questi problemi complessi.

Codice PIN	Nome PIN	colore del filo
1	Coil1	Nero
2	Coil2	Giallo
3	Coil3	Verde
4	Coil4	Rosso
5	Coil5	Bianco
6	Coil6	Blu

Caratteristiche e specifiche di NEMA 17

Caratteristiche

Converte in modo efficiente la corrente in coppia.
Alta durata e precisione.
Adatto a vari dispositivi come Makerbot, MBOT, ecc.
Size moderatamente per una facile integrazione.

Specifiche

Angolo di passo di 1,8 gradi.
Peso di 350 grammi.
Corrente nominale di 1,2A per avvolgimento.
Diametro dell'albero di uscita di 5 mm.
Dimensioni di controllo di 42,3 mm × 48 mm (albero escluso).
Lead da 4 fili e 8 pollici.
Tenendo coppia di 3,2 kg-cm.
Tensione nominale di 4V, tensione operativa di 12 V CC.
L'induttanza di 2,8 mH per avvolgimento.
Lunghezza del piombo di 30 cm.
Intervallo di temperatura operativo da -10 a 40 ° C.
Tenendo coppia di 22,2 once.

Vantaggi e svantaggi di NEMA 17

Struttura dei motori a passo passo

Vantaggi dei motori a passo passo

L'angolo di rotazione del rotore è determinato dal numero di impulsi applicati.Il motore passo -passo ruota in modo non uniforme, ma i passaggi hanno un certo valore.Quindi, per trasformare l'asse nella posizione desiderata, applichiamo semplicemente un numero noto di impulsi.

La posizione dipende dall'impulso di ingresso, consentendo un posizionamento privo di feedback.Un passo, un impulso.Con il numero di impulsi forniti, il motore entra in questa posizione.

Il motore offre una coppia completa in modalità di arresto.Questo è positivo perché il motore alimentato non ha bisogno di un freno per mantenere la posizione dell'albero, puoi frenarlo con l'aiuto del conducente.

Posizionamento preciso e ripetibilità.Un buon motore passo -passo ha una precisione dal 3% al 5% del valore del passo.Questo errore non si accumula da un passaggio all'altro perché il numero di passaggi per rivoluzione del motore è costante, il che si traduce sempre in una svolta a 360 gradi.

Alta affidabilità.L'elevata affidabilità del motore è dovuta all'assenza di pennelli.La durata di servizio è determinata dalla durata del cuscinetto.

Possibilità di ottenere un numero di giri basso.Per ottenere una velocità del motore più bassa, è sufficiente rallentare la velocità di impulso, quindi il motore andrà più lentamente e la velocità sarà piccola.

Alta coppia a bassa velocità.L'alta coppia a basse velocità elimina la necessità di un cambio, semplificando la progettazione delle attrezzature.

È possibile coprire una notevole gamma di velocità.La velocità del motore è direttamente proporzionale alla frequenza degli impulsi di input, fornendoli più velocemente o più lentamente, influenziamo anche la velocità di rotazione.

Svantaggi dei motori a passo passo

I motori a passo successivo sono caratterizzati dal fenomeno della risonanza.I motori a passo passo hanno una frequenza di risonanza intrinseca.Questo perché il rotore oscillerà per qualche tempo prima di bloccare nella sua posizione finale dopo aver fornito corrente agli avvolgimenti e maggiore è l'inerzia del rotore, più forte è l'oscillazione.La risonanza può portare ad un aumento del rumore, delle vibrazioni e della ridotta coppia del motore.Un modo per sconfiggere la risonanza è aumentare le divisioni del tono.I piccoli movimenti in micro-stepping non richiedono lunghi periodi di accelerazione e fissazione del rotore, fermandosi rapidamente tra i gradini e aumentando la frequenza di camminata sopra la frequenza di risonanza.

Poiché non vi è alcun feedback dall'operazione, il controllo della posizione può essere perso.Se la forza sull'albero supera ciò che il motore può produrre, inizierà a saltare i passaggi.Poiché non vi è alcun feedback dal motore, il controller non ha modo di saperlo, anche se il motore ricomincia a girare, sta ricominciando dalla posizione operativa sbagliata.Per compensare questo difetto, è possibile utilizzare un motore a passo passo servo o aumentare la coppia sull'albero aumentando la tensione, sintonizzando l'unità su una corrente più alta o sostituendo il motore con uno più potente.

L'energia viene consumata indipendentemente dal carico.Il motore passo -passo nella posizione neutra blocca a piena coppia.Cammina anche con un sacco di slancio.Pertanto, continua a consumare energia senza molta dipendenza dal carico sull'albero.Possiamo ridurre il consumo complessivo di energia del motore utilizzando un driver per ridurre la corrente fornita in modalità Hold.v

È difficile lavorare ad alta velocità.Ad alta velocità, i motori a passo passo perdono molta coppia e quando viene raggiunta una certa velocità, la coppia diventa così bassa che l'albero non può continuare a girare.A questo punto, il motore si arresta e ronza alla frequenza di impulso fornita.Questo svantaggio può essere eliminato aumentando la tensione di alimentazione, il che aumenterà la coppia a un regime più alto e inferiore, utilizzando un'unità più avanzata, passando al controllo del motore a flusso pieno ad alta velocità o semplicemente sostituendo lo stepper con un'unità service, cheÈ progettato per alta velocità.

I motori a passo successivo non sono l'unità elettrica più satura di energia in termini di densità di potenza per grammo di peso.

Strategie di utilizzo e controllo del motore Stepper NEMA 17

Utilizzo di articoli elettronici NEMA 17

Per capire come utilizzare un motore Stepper NEMA 17, è necessario approfondire il layout della bobina e i principi di lavoro.Questo è fondamentale per un controllo preciso e prestazioni ottimizzate.Il meccanismo di un motore elettrico dipende dalle interazioni elettromagnetiche all'interno delle sue bobine interne.Qui, il trucco per controllare l'angolo e la velocità della rotazione del motore è manipolare la direzione e la resistenza della corrente in queste bobine.

L'alta corrente di corrente è un segno distintivo di NEMA 17 in applicazioni esigenti.Per risolvere questo problema, si consiglia di utilizzare un IC del driver del motore passo -passo specializzato come l'A4988.Il driver A4988 eccelle al controllo della corrente di messa a punto.Questa precisione svolge un ruolo chiave nel mitigare l'accumulo di calore all'interno del motore, migliorando così l'accuratezza delle fasi.In modo univoco, l'unità ospita fino a cinque risoluzioni di gradini: passo completo, mezzo passo, passo, ottavo e sedicesimo passo.Questa versatilità è essenziale per una varietà di applicazioni che richiedono una precisione variabile.

L'aspetto del cablaggio di NEMA 17 è interessante.I suoi sei fili sono collegati a due avvolgimenti divisi, un design che consente il funzionamento sia in modalità unipolare che bipolare.In modalità unipolare, il rubinetto dell'avvolgimento centrale è collegato all'offerta positiva.Le estremità dell'avvolgimento sono alternativamente collegate a terra attraverso il circuito di azionamento.Questa configurazione facilita il funzionamento a bassa corrente ed è ideale per applicazioni in cui la coppia elevata non è una priorità.Al contrario, la modalità bipolare ha entrambi gli avvolgimenti collegati direttamente al driver.Ciò consente alla corrente di fluire in entrambe le direzioni, migliorare la coppia e il controllo.

In uno scenario della vita reale, le impostazioni di microstepping del driver del motore possono modificare le prestazioni del motore passo-passo.Il microstepping è una strategia di controllo complessa che consente a un motore di eseguire movimento con incrementi più piccoli della dimensione standard del passo.Ciò si traduce in movimento più fluido e una risoluzione più elevata.Ad esempio, l'uso di microstepping 1/16 significa che ogni fase standard di 1,8 ° è ulteriormente diviso in 16 passaggi più fini, migliorando significativamente l'accuratezza del posizionamento.

L'uso efficiente dei motori Stepper NEMA 17 dipende dal controllo preciso della corrente di trasmissione e della risoluzione del passo.Inoltre, è cruciale una comprensione approfondita e una corretta configurazione degli avvolgimenti della bobina.Questo approccio non solo migliora l'efficienza operativa e le prestazioni del motore, ma aiuta anche a prolungare la sua durata di servizio, in particolare dove sono coinvolti carichi elevati e lunghi periodi di funzionamento.

Applicazioni motorie di stepper NEMA 17

Stampante 3D con filamento verde brillante

I motori a gradini sono applicabili nei sistemi che richiedono un controllo preciso e altre applicazioni commerciali critiche.Inoltre, sono all'ordine del giorno nelle applicazioni in cui l'intenzione è quella di superare la complessità di un sistema di controllo del feedback.Di seguito sono disponibili alcuni esempi di applicazione in cui i motori elettrici sono utili:

Macchine a CNC
Motori della stampante, ad esempio, in un motore della stampante 3D
Utile negli attuatori lineari
Macchine di controllo precise
Disco rigido
Stampante 3D/CNC o macchine di prototipazione (ad es. Reptap)
Cutter laser

Conclusione

Questo è questo articolo, come abbiamo appena spiegato.La costruzione di un motore a passo passo può sembrare complessa, ma il suo principio di lavoro è semplice e una profonda comprensione e un adeguato utilizzo delle caratteristiche e dei metodi di controllo unici del motore consentiranno agli ingegneri e agli utenti di realizzare il suo pieno potenziale.

FAQ

Perché usare NEMA 17?

I motori Stepper NEMA 17 sono noti per la loro alta coppia e affidabilità ha un angolo di passo di 1,8 gradi e una dimensione del telaio di 42 mm x 42 mm, rendendoli un'opzione compatta e potente per un controllo del movimento preciso, sono ampiamente utilizzati nelle stampanti 3D e CNCmacchine.

Cosa significa 17 in NEMA 17?

I motori Stepper NEMA 17 sono quelli che hanno un angolo di passo di 1,8 gradi (200 passaggi/rivoluzione) con una piastra del frontiera da 1,7 x 1,7 pollici.Le stepper NEMA 17 hanno in genere più coppia di varianti più piccole, come NEMA 14, e hanno una tensione di guida raccomandata di 12-24 V.Queste stepper sono anche conformi al ROHS.

Quanto durano i motori a passo passo?

La durata tipica di un motore passo -passo è di 10.000 ore operative.Ciò si avvicina a 4,8 anni dato che il motore gestisce un turno di otto ore al giorno.La durata del motore può variare per quanto riguarda l'applicazione degli utenti e la rigorosamente il motore.

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