Как проверить драйвер шагового двигателя на исправность

Arduino.ru

как проверить, что не работает из пары шаговый мотор 28byj-48 и драйвер uln2003?

• Войдите на сайт для отправки комментариев

Был в наборе шаговый двигатель с драйвером 28byj-48 и uln2003, наконец добрались руки поэксперементировать, но сразу возникла проблема — ни на один из тестовых скетчей в различных конфигурациях двигатель не реагирует, светодиодики не загараются.

Пробовал и на разные порты ардуины подключать и 3 разных библиотеки и бнез библиотеки и с отдельным питанием и с питанием от МЕГИ — никакой реакции. Микросхему вытащил-вставил, по двигателю пальцем пощелкал .

Не подскажете, как без покупки второгокомплекта проверить работоспособность?

• Войдите на сайт для отправки комментариев

Для начала проверить сопротивление обмоток ШД, но он скорее всего в порядке. Потом показать как подключаете — скорее всего неправильно. Ну и неработающий скетч тоже не помешает показать.

• Войдите на сайт для отправки комментариев

Подключаю к цифровым выводам 8,9,10,11 соответственно, выводы IN1, IN2, IN3, IN4

Питание, либо с выводов Ардуины либо с блока питания на макетной плате к контактам — + на драйвере. Джампер рядом с контактами замкнут. Мотор по-другому не вставить, у него разъем соединения с драйвером.

Скетч, например, такой:

• Войдите на сайт для отправки комментариев

Пробовал вот такой скетч:

Никакой реакции. Плюс еще много разныхз с библиотеками и без. Видимо, что-то не в порядке с железом, хотя, не хотелось бы.

• Войдите на сайт для отправки комментариев

Звук есть какой-нибудь. Если есть, то Скорее всего надо номера пинов переставить в скетче без библиотеки. Пользуюсь подобным.

• Войдите на сайт для отправки комментариев

нет звуков никаких и светодиоды не горят

• Войдите на сайт для отправки комментариев

Можно подавать сигналы на пины и тестером смотреть как проходят. Там схема простейшая. На рин подаешь «хай» и соответсвующая ножка улнки должна конец обмотки замкнуть на землю. Если нет звуков от двигателя , нет контакта на землю.

• Войдите на сайт для отправки комментариев

Чтобы новую тему не создавать напишу здесь.

Та же пробелма что и у автора — не робит. Мультиметром меряю напряжение — на пинах проходит 5 V в соответствии со скетчем. На питании выдает постоянно 5V. На контактах штекера (который с ключом) — 0,6 V постоянно. Диоды не горят. Что еще можно проверить?

• Войдите на сайт для отправки комментариев

масса общая?, с unl2003 насколько помлю не + появляется а -, на мотор на центральном проводе должен быть + на остальные от микрухи — ,

• Войдите на сайт для отправки комментариев

Эм..а для чайников? 🙂

Куда ткнуть красным щупом, а куда черным?

• Войдите на сайт для отправки комментариев

Та же проблема! Долго искал подобную тему, т.е. людей у которых та же ситуация. Во всех форумах, примерах и описаниях как подключать NEMA И ARDUINO, используется красный L298N ( чёрт подери, словно все сговорились. ). В общем в моей ситуации используется «Robotdyn driver motor L298N». Подключил в точности как описано в текстах на примере ( мучаюсь 3-е сутки ), как и автор этой дискусии опробовал разные методы: подключал с разных источников питания, менял провода местами и т.д. п. т. Единственное чего я добился, это ВНИМАНИЕ! : ВКЛ. «logic on» и задействовал 4-е пина (IN 1 E1 E2 IN3 ), воткнул в эти D8 D9 D10 D11 И ЗАГРУЗИЛ СКЕТЧ «Stepper». в итоге мотор «замурчал» тихо тихо и загорелись лампочки движения на драйвере. Короче «ЖОПА»

Как проверить, сгорел ли драйвер?

В процессе эксплуатации драйвера шагового двигателя (или серводвигателя) при работе с фрезерно-гравировальным станок ЧПУ, координатно-фрезерным ЧПУ и другим оборудованием может возникнуть подозрение, что драйвер сгорел. В такой ситуации рекомендуется действовать следующим образом:

1. Отключить от драйвера все имеющиеся соединительные провода (питание, сигнальные провода, а также обмотки электродвигателя).

2. Воспользовавшись мультиметром, определить режим измерения сопротивления (Ом — диапазон измерения).

3. К контакту GND на драйвере следует подключить черный провод. Красный провод необходимо подключать поочередно к контактам обмоток электродвигателя. При этом необходимо следить за показаниями прибора.

В случае, если на одном из контактов значение сопротивления будет равно 0 Ом – в данном контакте сгорел силовой транзистор.

4. Черный провод необходимо подключить к контакту + (плюса) силового питания на драйвере шагового двигателя (серводвигателя). В случае, если на одном из контактов значение сопротивления будет равно 0 Ом – в данном контакте сгорел силовой транзистор.

Когда нужен ремонт

Если Ваши опасения подтвердились, и в драйвере сгорел силовой транзистор, необходимо обратиться в службу техподдержки. Драйвер отправляется на ремонт.

Что касается ремонта самих станков с ЧПУ, доверять эту работу следует только специализированным организациям, в штате которых есть специалисты соответствующей квалификации.

Удобная и простая проверка шагового двигателя

Работа шаговых электрических двигателей подразумевает выполнение разноплановых задач управления, в любых условиях и при разных нагрузках. Это может повлечь за собой разноплановые неисправности. Как, и при помощи каких инструментов проверять моторы мы сегодня и расскажем.

Шаговые электродвигатели представляют собой особый вариант синхронных силовых агрегатов, роторные элементы которых вращаются шагово, дискретно. Конструкция агрегатов аналогичная другим типам моторов, но вращение и способы подключения, делают шаговые модификации отдельной разновидностью. Исходя из этого, неполадки, которые могут возникать при работе таких двигателей также, местами отличаются от других, привычных поломок других моторов. Исправить их и предотвратить довольно просто, главное – грамотно проверить рабочие компоненты.

Пробный запуск

Когда осуществляется работа шагового двигателя в различных компонентах электронного оборудования, применяется специальная схема. Ее основное назначение – управлять оборотами силового агрегата. При обслуживании таких приборов необходимо осуществлять тщательную проверку шаговых моторов.

Осуществляя простую подачу питания на агрегат, не добиться запуска мотора. Чтобы старт был успешным, нужно подавать на моторные намотки сразу два последовательных импульса, которые при этом будут сдвинуты по фазе. Собрать такое устройство генерирования несложно – достаточно использовать 2-3 микросхемы. Для этих компонентов стоит предварительно обеспечить электрическое питание, управленческие переключатели. В целом, реализация такого мини-проекта будет довольно трудоемкой. Поэтому, для того, чтобы проверить качество функционирования шагового двигателя в режиме пошаговой работы, можно использовать относительно простое в конструкции устройство.

Для обеспечения вращения ротора такого мотора, достаточно проводить ручные переключения обмотки. Осуществляется это не так вручную, сколько при помощи устройства электромеханического типа действия. Здесь можно использовать электрический переключатель «галетной» конструкции, который используется в частности, в бытовых приборах: телевизорах, радиоприемниках и др. переключатель должен обладать четырьмя секциями, каждая для отдельного положения (которых также 4). Все они соединены между собой на одной оси.

Как показывает практика, для таких целей используют переключатель от механических устройств KVM, отвечающих за переключение клавиатур, мышки, монитора и других компьютерных компонентов между двумя и более системными блоками. Компонент стоит разобрать, убрав из его конструкции фиксирующие детали, которые в процессе проверки могут препятствовать легкости вращения. Удаляются также и лишние секции.

Проверка сопротивления

Как проверить на исправность шаговый двигатель и уровни его сопротивления? Для этого также применяется специальный инструментарий. Сопротивление в таких моторах измеряется на двух фазах. Чтобы максимально точно измерить показатели, необходимо отсоединить двигатель от разъемов, через которые к каждому мотору подсоединено 4 провода (для моделей с 4 выводами). Начиная с любой стороны, первые два провода являются одной фазой, а оставшиеся два провода — второй фазой. На разъеме вы можете увидеть выступы, где находятся контакты. Их можно использовать для измерения сопротивления. Таким образом, можно измерить каждый двигатель, независимо от разъема.

Далее следует установить мультиметр на шкалу Ом и предварительно обнулить устройство. Это следует сделать, соединив два кабеля и нажав кнопку обнуления показания измерительного прибора. Если вы не знаете, как обнулить свой измеритель, необходимо обратить внимание на сопротивление, измеренное при соприкосновении двух проводов, и вычтите его из фактического измерения. Это дает вам истинное измерение сопротивления.

Прозвонка обмоток

Одна из наиболее распространенных проблем, возникающих во всех двигателях, независимо от их типа – отсутствие вращения. Для того, чтобы узнать точную причину поломки, необходимо использовать все тот же мультиметр, правда, в этой ситуации его нужно применять в режиме вольтметра. Измерительный прибор осуществит проверку наличия подачи питающего напряжения. Если с подачей питания все в порядке, тогда проблема – это неисправность самого силового агрегата. Исходя из этого, стоит провести поверку целостности подключения шагового двигателя и тщательно прозвонить его обмотки. Для этого также применяется мультиметр, работающий в своем обыкновенном режиме.

Давайте же более детально рассмотрим все нюансы и шаги прозвонки обмоток такого силового агрегата.

1. первое, что стоит сделать – просмотреть все спецификации. В сопроводительной документации для каждой отдельной модели точно указывается разновидность вывода, с помощью которого обеспечивается высокий уровень общего напряжения для всех типов намоток. Также здесь вы можете посмотреть, какие именно выходы подсоединяются к определенным катушкам агрегата;
2. далее стоит убедиться, что кабельные жгуты в силовом агрегате являются доступными. В ситуациях, когда они уже подсоединены к драйверной цепи, необходимо отключить их. Также стоит проверить открытость всех контактов в разъеме, независимо от положения двигателя: изъят из цепи, или находится за пределами коробки. Это делается с целью дальнейшей проверки намотки мотора;
3. точная настройка мультиметра (желательно использовать цифровую модификацию). Делать это стоит точно соблюдая инструкцию, а после этого присоединить к системе зондовые измерительные компоненты (в большинстве случаев это – провода). Включите мультиметр и выберите максимально возможный диапазон сопротивления.
4. следует проверить каждый комплект обмоток двигателя. Для этого подсоедините один из щупов щупа в общий контактный разъем напряжения, а другой — в один из контактных разъемов обмотки. На исправности медных обмоток двигателя будет указывать неограниченное значение уровня сопротивления, которое отобразится на дисплее измерительного устройства. С помощью этой процедуры проверьте все остальные обмотки. Удалите провода зонда и выключите мультиметр, когда вы закончите тестировать каждую обмотку;
5. управление шаговым мотором следует осуществлять при помощи схемы драйвера. Для этого, подключите жгут проводов шагового двигателя к принимающему разъему на схеме драйвера шагового двигателя. В соответствии с инструкциями, прилагаемыми к драйверу двигателя, варьируйте ширину импульса в широком диапазоне, чтобы убедиться, что шаговый двигатель работает. Если вам нужно, чтобы двигатель был включен, чтобы продолжить его использование, оставьте его подключенным. В противном случае отсоедините его от жгута проводов, чтобы снять.

Проблема скачущих оборотов

Итак, данная проблема возникает в шаговом моторе, который устанавливается в регуляторе холостого хода. Чаще всего вы могли замечать такую систему управления в автомобилях. Причин возникновения такой существенной поломки множество, из-за чего, стоит проводить проверку функциональности электрического двигателя, установленного в механизме.

Вот наиболее распространенные из причин поломок:

• нарушения в индикаторе холостого хода. Частично компонент можно контролировать мультиметром;
• датчик, определяющий состояние заслонки дросселя. Также довольно просто мониторится при помощи обычного тестера;
• температурный датчик жидкости в системе охлаждения. Поверхностные данные можно получить и с помощью все того же тестера, но точность их вызывает сомнения;
• подсасывание воздуха в системе подачи топлива;
• некорректная работа форсунок;
• загрязнения дроссельного узла;
• поломка в датчике положения коленчатого вала.

Существуют и другие причины поломок шагового электродвигателя регулятора холостого хода, но, вышеперечисленные – самые распространенные.

Проверка регулятора при помощи тестера – самый простой и доступный вариант, но его результаты укажут только на цельность намоток. Между четырьмя обмотками: A — B, C — D уровень сопротивления должен быть в пределах от 40 до 80 Ом. Между элементами B — C, A – D величина неограничена. Эти показатели – единственные, которые можно легко и быстро проверить.

РХХ более детально мониторится на стенде. Как показывает практика, поломки обмоток, в частности, их разрывы, случаются крайне редко. Ключевой причиной поломки регулятора оборотов – загрязненность штока или вовсе его износ. Стабильное функционирование детали обеспечивает равномерность входа и выхода стержня, без каких-либо заклиниваний и подергиваний. Два последних фактора – еще дни существенные поломки, на предмет которых также стоит проверять мотор.

Выход должен характеризоваться плавностью при небольших нажатиях на стержень, перекрывающего канал. Привычного броска напряжения на этот элемент не хватит для достижения требуемого результата, ведь компонент работает только от импульсов.

Можно также отдельно приобрести уже готовые решения для проверки шаговых двигателей регуляторов холостого хода, которые продаются для конкретных марок. В частности, на рынке довольно много моделей для машин марки ВАЗ.

Общие рекомендации

Поломка мотора шагового типа неизбежно приведет выходу из строя ключевых компонентов системы и сбоев в работе. Вот лишь некоторые из них:

• невозможность запуска двигателя на холостых оборотах;
• увеличение количества оборотов при старте на холостом ходе;
• постоянное увеличение интенсивности вращений по мере роста уровня прогрева мотора.

Такие поломки могут нередко возникать и через выход из строя цепей управления шаговым электродвигателем. Стопроцентно причины и следствие можно определить при помощи тестера ДСТ-2М, позволяющим задавать конкретное положение шагового агрегата, в качестве отдельного параметра управленческого блока.

Подобрав подходящий режим регулировки для исполнительных механизмов в тестере, необходимо попробовать переместить мотор в ту или иную сторону, посредством блока управления. Стоит обратить внимание на наличие таких явлений, указывающих на неисправность самого мотора или же его цепей:

• неизменность оборотов электрического двигателя;
• постоянство показателей расхода воздуха;
• определение системой постоянного положения агрегата.

В таких ситуациях применение мультиметра не будет результативным, ведь механизм регулировки будет правильно отрабатывать все попытки закрытия или открытия байпасного канала.

В данной ситуации при эксплуатации автомобиля будет наблюдаться зависание оборотов при отсоединении коробки переключения передач, и даже заглохание двигателя при движении накатом. Запуск двигателя невозможен без использования дроссельной заслонки, если имеют место такие неполадки.

Наличие данных неисправностей напрямую указывает на поломку шарового двигателя и его цепей. Даже в ситуациях, когда цепи исправны, силовой агрегат может неправильно выполнять команды, поступающие к ним от управленческой системы.

Прозвонка исходя из выводов

Здесь мы рассмотрим ключевые особенности прозванивания двигателей, которые обладают разным количеством выводов.

Типы контроля устройств, в зависимости от числа кабелей:

• мотор, обладающий 5 проводами, среди которых 1 всегда «плюсовой». Все выводы проходят прозвонку друг с другом, но, при этом, сопротивление «+» будет всегда на постоянном уровне. Если работать с проводами управления, то их сопротивление будет на порядок выше, чем у аналогичных проводников с «плюсовыми» клеммами;
• на 6 выводов моторы также просто проверяются. Их отличие от пяти-выводных в том, что проводниковые элементы собираются в 2 обмотки, по 3 компонента в каждой. Средний между ними проводник и является плюсом. А для того, чтобы определить, какой именно из шести является средним и используется мультиметр, нужно проверит сопротивления у каждого проводника отдельно;
• 8 выводов. Отличительная черта таких агрегатов – все обмотки независимого типа, то есть, не соединяются друг с другом. По теории, последовательность должна быть аналогичной с 5-ти выводными модификациями. Для начала нужно обнаружить все намотки и определить направление вращения. С целью обеспечить себе удобство, можно на валу оставлять метки и на корпусе тоже. По ним легче ориентироваться в какую сторону происходят обороты.

Итог

Как можно видеть, в электронике реализовано сразу несколько эффективных методов проверки шаговых двигателей, каждый из которых удобно применять в различных ситуациях. Инструментарий регулярно расширяется, упрощая процесс идентификации.

Как проверить драйвер шагового двигателя на исправность

Когда я начал собирать свой первый самосборный 3D принтер (вариация на тему HyberCube Evolution, но об этом позже), то уже на одном из первых этапов возникла необходимость покрутить шаговые двигатели оси Z, а плата управления еще не пришла. Да и честно сказать, слишком много работы для такой простой задачи. Ведь надо сконфигурировать и залить прошивку, подключить питание, дисплей, двайверы, все это временно подвесить на соплях, сильно повышая шансы на случайное замыкание и досрочный выход из строя самой дорогой запчасти. Да и ждать не охота, вся работа встала из-за того, что мне нечем крутануть туда-сюда один или два движка для подстройки расположения механических компонентов. Руками? Не так быстро, а главное — не точно. Ну как вы крутанете одновременно два мотора, скажем на 100 оборотов (каждый оборот — 200 шагов), не ошибившись ни на шаг, т. к. это вызовет перекос? И вообще, хочется «погонять» ось приближенно к «боевым условиям», чтобы оно само гудело и ездило. Ровно и быстро. В общем, пришлось что-то выдумывать.

Так как у меня уже была горсть дешевейших и надежнейших драйверов А4988, которые суют во все китайские 3D принтеры по-умолчанию, задачу я решил «в лоб». Что там нужно, чтобы этот драйвер крутил вот такой биполярный шаговик (у меня стандартные NEMA 17 48мм)? Всего лишь указать драйверу направление (вывод DIR) логическим уровнем и подать импульсы на вывод STEP. Ну и подключить шаговик и питание, естественно. В итоге образовалась вот такая простая схема, оказавшаяся удобной и практичной. Все есть: «крутилка» скорости, тумблер «туда-сюда», тумблер «крутить/стоять». Джамперами JP1…JP3 можно выставить микрошаг в диапазоне от полного шага до 1/16, хотя на практике оказалось достаточно полношагового режима, но лишняя возможность может пригодиться. Итак, схема.

На популярном таймере 555 собран регулируемый генератор импульсов частотой примерно от 80 до 900 Герц (в режиме полного шага мотор крутится в диапазоне от «едва ползет» до «мчится со свистом»). Импульсы через тумблер SW1 попадают на вход STEP драйвера А4988, это режим «крутить». Если тумблер разомкнуть, драйвер перейдет в режим торможения (удерживания) мотора. Чтобы «отпустить» моторы, надо снять питание с драйвера. Тумблер SW2 переключает направление вращения шагового мотора. Резисторы R6 и R7 «подтягивают» соответствующие входы к «земле», на плате этих резисторов почему-то нет, хотя все прочие входы имеют «подтягивающие» к «земле» внутрисхемные резисторы. Вообще номиналы резисторов могут варьироваться в достаточно широких пределах, плюс-минус процентов 30 точно, схема сохраняет работоспособность. Точно так же не критична емкость конденсаторов, в принципе от 10нФ до 1мкФ пойдет любая керамика. Исключение — конденсатор С1, который желательно использовать пленочный. Значение емкости определяет диапазон частот, вместе с переменным резистором Р1. Номиналы С1 и Р1 можно изменять в широких пределах, сохраняя их произведение, как в исходной схеме. Скажем, можно взять емкость С1 0,47мкФ, но переменник Р1 тогда применить 20кОм. Диапазон частот, конечно, несколько сузится, но работать все будет нормально. Стабилизатор 78L05 можно заменить любым подходящим на напряжение 3.3..5В. Входное напряжение не желательно применять менее 12В и более 24В, драйвер выдерживает ток обмоток мотора 1А длительно, превышать это значение не стоит. Кто не в курсе — на драйвере А4988, как на многих других, установлен миниатюрный подстроечный резистор, которым выставляется максимальный ток шагового двигателя. Выбор максимального тока зависит от типа вашего шагового двигателя, сама же процедура многократно описана в сети, повторяться не вижу смысла. Кто не знает — гуглим «A4988 max current».

Таблица для выставления дробления шагов драйвера А4988 джамперами JP1..JP3

Схему собрал на второпях разведенной двусторонней платке размером 75х35мм, где верхний слой фольги играет роль общего провода (GND). Такой тип плат упрощает разводку, да и одностороннего стеклотекстолита под рукой не было. Все «земляные» выводы компонентов паяются прямо на фольгу, без отверстий, на фото видно. Панелька драйвера сделана из двух половинок распиленной панельки под выводную микросхему DIP16, также видно на фото (кликабельно). Плату в формате LAY прилагаю ниже, как и пару фоток, снятых на тапок. Номиналы деталей появляются при наведении на них курсора в программе Sprint Layout.

Как настроить драйверы шаговых двигателей: рассчитываем Vref

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

При замене драйверов необходимо выставлять правильное опорное напряжение, оно же Vref. Драйверы шаговых двигателей — это небольшие чипы, отвечающие за управление приводами на 3D-принтерах, лазерных граверах и других станках с ЧПУ. По сути, они контролируют подачу тока на двигатели.

A4988, TMC2208 и TMC2209 — распространенные драйверы, устанавливаемые на сменные модули или распаянные непосредственно на платах управления. Сменные модули разнятся от производителя к производителю, но, как правило, имеют схожую форму и совместимую распиновку. Отдельно отметим, что ряд управляющих плат поддерживает программное управление током, для них эта статья неприменима.

В этой статье мы разберемся шаг за шагом с расчетом важной настройки в шаговых двигателях — опорного напряжения или Vref. Инструкции затронут широко распространенные драйверы A4988, а также более продвинутые TMC2208 и TMC2209.

Что такое Vref

Vref означает «опорное напряжение» и измеряется в вольтах. На практике Vref определяет максимальный ток двигателя, точная настройка этого параметра важна для обеспечения правильного функционирования и длительной эксплуатации как драйверов, так и моторов.

У каждого шагового двигателя есть оптимальный диапазон тока. Слишком низкое значение может привести к пропуску шагов и возникновению дефектов в виде сдвига слоёв или пропусков подачи (для экструдера). С другой стороны, слишком высокое может привести к перегреву драйверов, это тоже приводит к пропуску шагов; также превышение допустимого тока может вывести из строя двигатель.

Что понадобится

Чтобы рассчитать правильное значение Vref для конкретного драйвера, первым делом необходимо выяснить значение номинального тока двигателей. Эта информация обычно предоставляется производителем, хотя для некоторых двигателей ее может быть сложно найти.

Сообщество RepRap поддерживает детализированную базу данных по наиболее распространенным двигателям NEMA 17. Здесь можно найти необходимую информацию по маркировке на корпусе мотора. В качестве примера мы будем использовать NEMA 17 42SHDC3025-24B, согласно базе данных рассчитанный на ток силой 0,9 A.

Для настройки значения Vref непосредственно на плате потребуются насколько инструментов:

• материнская плата 3D-принтера или ЧПУ-станка с источником питания;

• пластиковая или керамическая отвертка, обычно на 1,5 мм.

Драйверы A4988

A4988 — один из наиболее распространенных типов драйверов в настольном оборудовании, включая 3D-принтеры. Эти чипы разработаны компанией Allegro MicroSystems и пользуются популярностью ввиду дешевизны.

Как рассчитать Vref

Опорное напряжение рассчитывается по простой формуле:

Vref = I x 8 x Rsense

I — это номинальный ток мотора, а Rsense означает сопротивление токоизмерительного резистора. Rsense — постоянное значение, которое можно определить по маркировке на плате.

Сопротивление токоизмерительных резисторов варьируется от производителя к производителю, обычно в пределах 0,05-0.2 Ом. Найдите два резистора, как показано на иллюстрации выше. В нашем случае это резисторы R100 с сопротивлением 0,1 Ом.

Хотя мы будем использовать шаговый двигатель с номинальным током 0,9 A, выставлять максимальное значение не следует. Желательно понизить силу тока хотя бы на 10%, что в нашем случае означает примерно 0,8 А.

Vref = 0,81 х 8 х 0,1 = 0,64 В

Как настроить Vref с помощью потенциометра

Значение Vref мы рассчитали, осталось выставить его на драйвере. Платы драйверов A4988 оснащаются потенциометрами специально для этой цели.

Как это делается:

1. Установите драйвер на плату контроллера, не подключая питание. Если вы имеете дело с Ramps 1.4, не забудьте заодно подсоединить Arduino Mega.

2. Подайте питание на плату через VDD и GND, но не USB.

3. Выставите на мультиметре напряжение постоянного тока и правильную шкалу — в районе 2 В.

4. Коснитесь черным щупом GND, как показано на иллюстрации выше.

5. Красным щупом осторожно коснитесь потенциометра драйвера, чтобы измерить Vref.

Будьте аккуратны при работе с красным щупом: касание не в том месте потенциально может закоротить драйвер или контроллер.

Настройка тока драйверов осуществляется при отключенных моторах.

Теперь мы знаем текущее значение Vref и можем подогнать его под рассчитанное ранее с помощью отвертки. Это операцию может потребоваться провести несколько раз, внося изменения и проверяя результаты, пока не будет получено необходимое значение.

Если вы используете отвертку с пластиковым или керамическим кончиком, можно подкручивать потенциометр при подключенном питании без риска повреждения платы. Если же кончик металлический, лучше не рисковать и отключать питание во время настройки, а затем снова подключать питание для замера нового значения.

Направление вращения потенциометра зависит от производителя, поэтому в первой попытке ограничьтесь лишь небольшой корректировкой в ту или иную сторону и проверьте результат, чтобы понять в какую сторону крутить до необходимого значения.

Повторите операцию, пока не получите значение, максимально близкое к расчетному. Имейте в виду, что выставить абсолютно точное значение может быть трудной задачей, но чем ближе, тем лучше.

Дальше остается только проделать то же самое с остальными драйверами.

Драйверы TMC2208 и 2209

Драйверы с обозначениями TMC разработаны компанией Trinamic Motion Control. TMC2208 и TMC2209 — очень тихие варианты, поддерживающие дробление шагов до 1:256. Будучи современными драйверами они могут функционировать как самостоятельно, так и в режиме UART.

В режиме UART ток двигателя можно настроить через прошивку, а в самостоятельном режиме изменения необходимо вносить вручную. Процесс довольно схож с настройкой драйверов A4988.

Как рассчитать Vref

Процедура расчета Vref одинакова для TMC2208 и TMC2209. Формула выглядит вот так:

Irms — среднее квадратичное значение тока, а Rsense — сопротивление токоизмерительного резистора.

Значение Rsense можно выяснить по маркировке, точно так же как с A4988, только на этот раз ищите резисторы на нижней стороне платы. Чтобы рассчитать Irms просто поделите ток шагового двигателя на 1.4 (квадратный корень из двух).

Для иллюстрации процесса давайте рассчитаем Vref драйвера TMC2209 от BigTreeTech в связке с шаговым двигателем на 0,9 А. Имейте в виду, что максимальное значение тока для TMC2208 не должно превышать 1,2 A.

Rsense для этого драйвера — 0,11 Ом, так как используются резисторы R110. В нашей формуле используются миллиомы, так что берем 110 мОм. Ради безопасности силу тока вновь снижаем примерно на 10% от максимальной и получаем 0,8 А.

Дальше считаем по формуле и получаем значение Vref равное 0,8 В.

Как настроить Vref с помощью потенциометра

Ручная настройка Vref для TMC2208 и TMC2209 выполняется таким же образом, как для A4988, с той лишь разницей, что красным щупом необходимо замерять в другом месте. Где щупать — показано на иллюстрации выше, на всякий случай все же сначала проверьте документацию от производителя.

Все остальные шаги и рекомендации по настройке Vref на TMC2208 и TMC2209 точно такие же, как для A4988.

Перевод статьи Vref Calculator: How to Tune Your Stepper Driver. Оригинал размещен на сайте All3DP по этой ссылке.

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Удобная и простая проверка шагового двигателя

Работа шаговых электрических двигателей подразумевает выполнение разноплановых задач управления, в любых условиях и при разных нагрузках. Это может повлечь за собой разноплановые неисправности. Как, и при помощи каких инструментов проверять моторы мы сегодня и расскажем.

Шаговые электродвигатели представляют собой особый вариант синхронных силовых агрегатов, роторные элементы которых вращаются шагово, дискретно. Конструкция агрегатов аналогичная другим типам моторов, но вращение и способы подключения, делают шаговые модификации отдельной разновидностью. Исходя из этого, неполадки, которые могут возникать при работе таких двигателей также, местами отличаются от других, привычных поломок других моторов. Исправить их и предотвратить довольно просто, главное – грамотно проверить рабочие компоненты.

Пробный запуск

Когда осуществляется работа шагового двигателя в различных компонентах электронного оборудования, применяется специальная схема. Ее основное назначение – управлять оборотами силового агрегата. При обслуживании таких приборов необходимо осуществлять тщательную проверку шаговых моторов.

Осуществляя простую подачу питания на агрегат, не добиться запуска мотора. Чтобы старт был успешным, нужно подавать на моторные намотки сразу два последовательных импульса, которые при этом будут сдвинуты по фазе. Собрать такое устройство генерирования несложно – достаточно использовать 2-3 микросхемы. Для этих компонентов стоит предварительно обеспечить электрическое питание, управленческие переключатели. В целом, реализация такого мини-проекта будет довольно трудоемкой. Поэтому, для того, чтобы проверить качество функционирования шагового двигателя в режиме пошаговой работы, можно использовать относительно простое в конструкции устройство.

Для обеспечения вращения ротора такого мотора, достаточно проводить ручные переключения обмотки. Осуществляется это не так вручную, сколько при помощи устройства электромеханического типа действия. Здесь можно использовать электрический переключатель «галетной» конструкции, который используется в частности, в бытовых приборах: телевизорах, радиоприемниках и др. переключатель должен обладать четырьмя секциями, каждая для отдельного положения (которых также 4). Все они соединены между собой на одной оси.

Как показывает практика, для таких целей используют переключатель от механических устройств KVM, отвечающих за переключение клавиатур, мышки, монитора и других компьютерных компонентов между двумя и более системными блоками. Компонент стоит разобрать, убрав из его конструкции фиксирующие детали, которые в процессе проверки могут препятствовать легкости вращения. Удаляются также и лишние секции.

Проверка сопротивления

Как проверить на исправность шаговый двигатель и уровни его сопротивления? Для этого также применяется специальный инструментарий. Сопротивление в таких моторах измеряется на двух фазах. Чтобы максимально точно измерить показатели, необходимо отсоединить двигатель от разъемов, через которые к каждому мотору подсоединено 4 провода (для моделей с 4 выводами). Начиная с любой стороны, первые два провода являются одной фазой, а оставшиеся два провода — второй фазой. На разъеме вы можете увидеть выступы, где находятся контакты. Их можно использовать для измерения сопротивления. Таким образом, можно измерить каждый двигатель, независимо от разъема.

Далее следует установить мультиметр на шкалу Ом и предварительно обнулить устройство. Это следует сделать, соединив два кабеля и нажав кнопку обнуления показания измерительного прибора. Если вы не знаете, как обнулить свой измеритель, необходимо обратить внимание на сопротивление, измеренное при соприкосновении двух проводов, и вычтите его из фактического измерения. Это дает вам истинное измерение сопротивления.

Прозвонка обмоток

Одна из наиболее распространенных проблем, возникающих во всех двигателях, независимо от их типа – отсутствие вращения. Для того, чтобы узнать точную причину поломки, необходимо использовать все тот же мультиметр, правда, в этой ситуации его нужно применять в режиме вольтметра. Измерительный прибор осуществит проверку наличия подачи питающего напряжения. Если с подачей питания все в порядке, тогда проблема – это неисправность самого силового агрегата. Исходя из этого, стоит провести поверку целостности подключения шагового двигателя и тщательно прозвонить его обмотки. Для этого также применяется мультиметр, работающий в своем обыкновенном режиме.

Давайте же более детально рассмотрим все нюансы и шаги прозвонки обмоток такого силового агрегата.

1. первое, что стоит сделать – просмотреть все спецификации. В сопроводительной документации для каждой отдельной модели точно указывается разновидность вывода, с помощью которого обеспечивается высокий уровень общего напряжения для всех типов намоток. Также здесь вы можете посмотреть, какие именно выходы подсоединяются к определенным катушкам агрегата;
2. далее стоит убедиться, что кабельные жгуты в силовом агрегате являются доступными. В ситуациях, когда они уже подсоединены к драйверной цепи, необходимо отключить их. Также стоит проверить открытость всех контактов в разъеме, независимо от положения двигателя: изъят из цепи, или находится за пределами коробки. Это делается с целью дальнейшей проверки намотки мотора;
3. точная настройка мультиметра (желательно использовать цифровую модификацию). Делать это стоит точно соблюдая инструкцию, а после этого присоединить к системе зондовые измерительные компоненты (в большинстве случаев это – провода). Включите мультиметр и выберите максимально возможный диапазон сопротивления.
4. следует проверить каждый комплект обмоток двигателя. Для этого подсоедините один из щупов щупа в общий контактный разъем напряжения, а другой — в один из контактных разъемов обмотки. На исправности медных обмоток двигателя будет указывать неограниченное значение уровня сопротивления, которое отобразится на дисплее измерительного устройства. С помощью этой процедуры проверьте все остальные обмотки. Удалите провода зонда и выключите мультиметр, когда вы закончите тестировать каждую обмотку;
5. управление шаговым мотором следует осуществлять при помощи схемы драйвера. Для этого, подключите жгут проводов шагового двигателя к принимающему разъему на схеме драйвера шагового двигателя. В соответствии с инструкциями, прилагаемыми к драйверу двигателя, варьируйте ширину импульса в широком диапазоне, чтобы убедиться, что шаговый двигатель работает. Если вам нужно, чтобы двигатель был включен, чтобы продолжить его использование, оставьте его подключенным. В противном случае отсоедините его от жгута проводов, чтобы снять.

Проблема скачущих оборотов

Итак, данная проблема возникает в шаговом моторе, который устанавливается в регуляторе холостого хода. Чаще всего вы могли замечать такую систему управления в автомобилях. Причин возникновения такой существенной поломки множество, из-за чего, стоит проводить проверку функциональности электрического двигателя, установленного в механизме.

Вот наиболее распространенные из причин поломок:

• нарушения в индикаторе холостого хода. Частично компонент можно контролировать мультиметром;
• датчик, определяющий состояние заслонки дросселя. Также довольно просто мониторится при помощи обычного тестера;
• температурный датчик жидкости в системе охлаждения. Поверхностные данные можно получить и с помощью все того же тестера, но точность их вызывает сомнения;
• подсасывание воздуха в системе подачи топлива;
• некорректная работа форсунок;
• загрязнения дроссельного узла;
• поломка в датчике положения коленчатого вала.

Существуют и другие причины поломок шагового электродвигателя регулятора холостого хода, но, вышеперечисленные – самые распространенные.

Проверка регулятора при помощи тестера – самый простой и доступный вариант, но его результаты укажут только на цельность намоток. Между четырьмя обмотками: A — B, C — D уровень сопротивления должен быть в пределах от 40 до 80 Ом. Между элементами B — C, A – D величина неограничена. Эти показатели – единственные, которые можно легко и быстро проверить.

РХХ более детально мониторится на стенде. Как показывает практика, поломки обмоток, в частности, их разрывы, случаются крайне редко. Ключевой причиной поломки регулятора оборотов – загрязненность штока или вовсе его износ. Стабильное функционирование детали обеспечивает равномерность входа и выхода стержня, без каких-либо заклиниваний и подергиваний. Два последних фактора – еще дни существенные поломки, на предмет которых также стоит проверять мотор.

Выход должен характеризоваться плавностью при небольших нажатиях на стержень, перекрывающего канал. Привычного броска напряжения на этот элемент не хватит для достижения требуемого результата, ведь компонент работает только от импульсов.

Можно также отдельно приобрести уже готовые решения для проверки шаговых двигателей регуляторов холостого хода, которые продаются для конкретных марок. В частности, на рынке довольно много моделей для машин марки ВАЗ.

Общие рекомендации

Поломка мотора шагового типа неизбежно приведет выходу из строя ключевых компонентов системы и сбоев в работе. Вот лишь некоторые из них:

• невозможность запуска двигателя на холостых оборотах;
• увеличение количества оборотов при старте на холостом ходе;
• постоянное увеличение интенсивности вращений по мере роста уровня прогрева мотора.

Такие поломки могут нередко возникать и через выход из строя цепей управления шаговым электродвигателем. Стопроцентно причины и следствие можно определить при помощи тестера ДСТ-2М, позволяющим задавать конкретное положение шагового агрегата, в качестве отдельного параметра управленческого блока.

Подобрав подходящий режим регулировки для исполнительных механизмов в тестере, необходимо попробовать переместить мотор в ту или иную сторону, посредством блока управления. Стоит обратить внимание на наличие таких явлений, указывающих на неисправность самого мотора или же его цепей:

• неизменность оборотов электрического двигателя;
• постоянство показателей расхода воздуха;
• определение системой постоянного положения агрегата.

В таких ситуациях применение мультиметра не будет результативным, ведь механизм регулировки будет правильно отрабатывать все попытки закрытия или открытия байпасного канала.

В данной ситуации при эксплуатации автомобиля будет наблюдаться зависание оборотов при отсоединении коробки переключения передач, и даже заглохание двигателя при движении накатом. Запуск двигателя невозможен без использования дроссельной заслонки, если имеют место такие неполадки.

Наличие данных неисправностей напрямую указывает на поломку шарового двигателя и его цепей. Даже в ситуациях, когда цепи исправны, силовой агрегат может неправильно выполнять команды, поступающие к ним от управленческой системы.

Прозвонка исходя из выводов

Здесь мы рассмотрим ключевые особенности прозванивания двигателей, которые обладают разным количеством выводов.

Типы контроля устройств, в зависимости от числа кабелей:

• мотор, обладающий 5 проводами, среди которых 1 всегда «плюсовой». Все выводы проходят прозвонку друг с другом, но, при этом, сопротивление «+» будет всегда на постоянном уровне. Если работать с проводами управления, то их сопротивление будет на порядок выше, чем у аналогичных проводников с «плюсовыми» клеммами;
• на 6 выводов моторы также просто проверяются. Их отличие от пяти-выводных в том, что проводниковые элементы собираются в 2 обмотки, по 3 компонента в каждой. Средний между ними проводник и является плюсом. А для того, чтобы определить, какой именно из шести является средним и используется мультиметр, нужно проверит сопротивления у каждого проводника отдельно;
• 8 выводов. Отличительная черта таких агрегатов – все обмотки независимого типа, то есть, не соединяются друг с другом. По теории, последовательность должна быть аналогичной с 5-ти выводными модификациями. Для начала нужно обнаружить все намотки и определить направление вращения. С целью обеспечить себе удобство, можно на валу оставлять метки и на корпусе тоже. По ним легче ориентироваться в какую сторону происходят обороты.

Итог

Как можно видеть, в электронике реализовано сразу несколько эффективных методов проверки шаговых двигателей, каждый из которых удобно применять в различных ситуациях. Инструментарий регулярно расширяется, упрощая процесс идентификации.