Расчет VREF для шаговых моторов 3D-принтера: пошаговое руководство

Энтузиасты 3D-печати часто находят эту тему довольно техничной для понимания.

Однако статья проведет через расчет VREF. Сначала нужно понять, что делает шаговый мотор в 3D-принтере.

Также полезно оценить, как работает шаговый мотор, опорное напряжение скорости и идеальное установочное значение.

Шаговый мотор (Stepper Motor)

Шаговые моторы критичны в разнообразных приложениях от разных отраслей. Особенно: 3D-принтеры, сканеры, флоппи-диски, авиапромышленность — основные применения.

В 3D-печати шаговые моторы пригодятся в подвижных частях принтера. Экструдерная сборка использует шаговые моторы для втягивания пластика в экструдер.

Также экструдер или стол должны двигаться по осям X-Y и Z во время печати. Именно шаговый мотор обеспечивает движения.

Важнее: этим моторам нужно питание. VREF — voltage reference (опорное напряжение).

Следовательно, нужно знать формулу расчета VREF, чтобы настройки VREF были верны для оптимальной работы 3D-принтера.

Что такое VREF на 3D-принтере?

Посадочная конфигурация (Landing Configuration)

Пилоты рассматривают VREF как скорость самолета в заявленной посадочной конфигурации, особенно при снижении через 50 футов для посадочной дистанции. Однако в 3D-печати VREF — опорное напряжение скорости, необходимое для правильной работы драйверов шаговых моторов.

Таким образом, в 3D-печати VREF означает количество энергии, которое драйверы шаговых моторов выдают — напряжение или ток, необходимый для питания скорости шагового мотора.

Другой взгляд на VREF — калибровка, проводимая на драйверах шаговых моторов.

Что такое скорость VREF?

В 3D-печати VREF относится к получению опорного напряжения для драйверов шаговых моторов.

Почему это важно?

В авиации VREF — расчетная опорная скорость для финального подхода к посадке.

Скорость сваливания (Stall Speed)

Руководство по эксплуатации самолета определяет требуемую скорость VREF как 1,3 x stall speed с выбранной посадочной конфигурацией.

Руководство CPL flight test дает формулу: 1,3 VSO KCA (макс. масса взлета) x корень (масса посадки / масса взлета).

Если пилот рассчитает верные VREF, он преодолеет порог полосы для безопасной посадки.

Как отрегулировать VREF шагового мотора?

Регулировка тока драйвера шагового мотора — простое дело. Используйте мультиметр в режиме DC voltage. Сначала найдите положение потенциометра. Затем регулируйте VREF, вращая потенциометр маленькой плоской отверткой.

Вращайте по часовой стрелке для увеличения VREF, против — для снижения тока.

Важно: вращайте потенциометр осторожно; легко повредить контакты, если закоротите отверткой на них. Некоторые драйверы имеют фиксированную позицию — максимум 270 градусов. Другие вращаются без ограничений, возвращаясь к нулю после 100%. Не заставляйте, если остановилось.

Если вращаете и потенциометр не двигается — ищите причину. Если перегрев — звука не будет. Если недостаточное питание — слышны скрежет и стук.

Также, если пропускаете шаги разгоном мотора слишком быстро или неправильно настроены экструдеры — услышите «жужжание» при движении ретракции.

Почему VREF важен?

VREF жизненно важен для эффективной работы мотора/драйвера, измеряется в вольтах. Он регулирует мощность, поступающую к драйверу шагового мотора.

Если недостаточно мощности до мотора/драйвера — машина пропускает шаги при работе. Пропуск шагов делает устройство менее эффективным, особенно в точности. Вызывает видимые слойовые сдвиги (layer shifts) в 3D-печатях.

С другой стороны, если подать слишком большой ток — перегрев. Перегретые моторы и драйверы склонны к повреждению, особенно при длительном использовании.

Разные драйверы имеют разные макс. номиналы мощности. Превышение заданных верхних пределов тока вызывает перегрев, ведущий к повреждению мотора и драйвера.

Кроме того, полезно понимать, что правильная настройка VREF ведет к оптимальной калибровке драйвера шагового мотора.

VREF то же, что Vapp?

В авиации опорная скорость = 1,3 x скорость сваливания в требуемой посадочной конфигурации. Также при заданном весе самолета.

С другой стороны, Vapp — посадочная/операционная скорость, требуемая самолету при посадке. Основной детерминант Vapp — клапаны самолета в посадочной конфигурации.

Важнее: Vapp = опорная скорость + поправка на ветер. Также VREF — скорость над порогом, не требуемая скорость прикосновения. Скорость прикосновения ниже.

Пилот переходит от VAPP к VREF при приближении к порогу. Достигает VREF только у порога.

Калькулятор VREF TMC2208 / TMC2209

Компания Trinamic Motion Control производит калькуляторы VREF TMC2208 и TMC2209. Оба типы — тихие, поддерживают 1/256 микрошага.

Современные драйверы, работающие в режимах VART или Standalone.

Настройка тока в режиме VART требует компьютеризированного процесса. Standalone — ручной.

TMC2208

TMC2208 — ультратихий калькулятор VREF с двухфазным приводом. Постоянный ток привода 1,4 А, пик 2А. Диапазон напряжения 4,75–36 В, 256 подразделений.

Кроме того, совместим с большинством 3D-принтеров на рынке. Снижает затраты, исключая перепроектирование.

Далее, прост в использовании и может заменить TMC2100 с меньшим теплом в 3D-печати.

TMC2209

TMC2209 — ток привода 2А, пиковый 2,8А. Диапазон напряжения 4,75–29 В. 256 подразделений.

Одна из главных сил — отличное теплоотведение. Снижает до 30% тепла по сравнению с другими драйверами.

Одновременно TMC2209 доступен по доступной цене и довольно прост в использовании.

Как рассчитать VREF

Разные драйверы шаговых моторов реагируют по-разному и требуют расчетов и формул для идеального напряжения.

Кроме того, максимальный ток привода шагового мотора, который можно установить — 2,0 А. Но практика расчета VREF — использовать более низкое значение, например 0,8 А.

TMC2208, например, имеет макс. выходное значение 1,2 А RMS.

Используя формулу:

VREF = Amax × RMS

VREF = 0,8 × 1,2

VREF = 0,96 В

Заключение

Драйверы шаговых моторов — важные части 3D-принтера. В основном контролируют подвижные части принтера, и вы хотите, чтобы они работали хорошо для качественных печатей.

Важно: недостаточная мощность в драйвере вызывает пропуск шагов, влияя на качество 3D-продукта.

Избыточный ток перегревает драйвер, повреждая его в долгосрочной перспективе. Получайте верные настройки VREF формулой VREF = Amax × RMS.