3Д принтер на серво моторах
в плане рекомендации или конструктивной критики
Критикую…) Я так понимаю, что спорт заключается в слове серво, то есть Вы хотите обратную связь по оборотам и направлению/положению? Дело в том, что классическая схема на шаговых моторах будет заметно дешевле, раз.
И, бесколлекторные моторы нельзя нагружать редукторами и другой аналогичной нагрузкой, если они не сенсорные, два. Поскольку Вы сами собираетесь ваять сенсоры, делаю вывод, что моторки обычные… Энкодеры можно запросто приделать и к шаговым моторам, они даже продаются с энкодерами…
В общем, смысл моего поста такой: Сэкономить не получится, а в качестве спорта/хобби, почему бы и нет…
Спасибо за критику! 😃
Идея не сэкономить, шаговый дешевле, безусловно. Идея попытаться сделать компактную альтернативу шаговому двигателю. Мы хотим минимизировать размеры и вес всей моторизации и сделать компактный принтер. На шаговом уже есть успешный подобный проект
кикстартер mechaduino
они используют магнитный датчик большого разрешения для подсчета угла поворота. Этот же датчик можно использовать как сенсоры для БК мотора, причем его можно поставить после редуктора. Я нарисую примерный layout как это нам представляется и постану через неск. часов.
Демо картинки для пояснения идеи. Серво с 12мм мотором inrunner, с редуктором и с outrunner.
… сделать компактную альтернативу шаговому двигателю. Мы хотим минимизировать размеры и вес всей мото…
Любой нормальный мотор, безусловно, мощнее ШД по отношению к своему весу. Но: в старт-стопном режиме выигрыша уже не будет, по габариту - будет примерно тоже самое, особенно учитывая, что размеры принтера определяются не размерами движков. Какие будут достижимые ускорения, если будет редуктор?.. Словом, считаю, что если именно ради веса-габаритов - ничего путнего не выйдет. Лишь по цене можно сэкономить… Но, на минуточку, бывают и супердешевые китайские шаговики. Простейшие принтеры с малыми скоростями печати делают на таких: ebay.com.au/…/28BYJ-48-Valve-Gear-Stepper-Motor-DC…
Мотор 28BYJ-48 неплохая штуковина, у меня есть такой. Но его можно остановить двумя пальцами запросто, очень слабый. Для чего-то пойдет для чего-то нет. Экструдер не потянет. Прогресс движется, и он движется именно в эту сторону. На офисных принтерах стояли шаговые двигатели, сейчас только коллекторые моторы постоянного тока с обратной связью. Картинки по размерам NEMA 17 только для демонстрации идеи, нас больше интересует подобное решение в размерах серво привода или чуть больше, как тут:
letsmakerobots.com/node/18615
Ок, дешевые шаговики в мусор. Но почему вы решили, что решение на базе БК мотора, да еще и с редуктором, будет лучше (по цене? по отзывчивости?) чем обычный ШД 14 или 17-ого типоразмера?
В обычных (бумажных) принтерах, не стоит забывать, голова обычно равномерно в одну сторону движется от края до края, там нет резких ускорений, резких изменений направления движения. Применение коллекторного мотора дает выигрышь в деньгах.
По цене лучше не будет. Нам нужен минимальный вес и мы хотим сделать следующий шаг который будет сделан нами или другими уже скоро. Следующий шаг будет либо коллекторные либо бесколлекторные доступные по цене серво для роботов и хобби ЧПУ. Шаговые двигатели это очень хорошо, БК серво - пока что не все понятно, но песпективно. Делать что уже есть не интересно, делаем то что еще нету - такая мотивация. Интересуют идеи как это реализовать. Шаговый двигатель развивает порядка 1000-2000 оборотов в минуту максимум, при этом куртящий момент на максимум оборотов низкий. БК мотор развивает 10-20 тыс оборотов. Поставил шестерни и получил хороший крутящий момент при минимуме веса и на широком диапазоне оборотов. Обратная связь после редуктора убирает погрешности люфта. По мощности на единицу веса БК превосходит шаговый в разы. Что касается резких ускорений, посмотрите вот видео. Очень всело бегает и при этом рисует звездочку без искажений с острыми углами.
По цене лучше не будет. Нам нужен минимальный вес
И тоже очень сомнительно, если честно.
Выиграв по весу, проиграете или в моменте, или в скорости, или в ускорении.
…уже скоро. Следующий шаг будет либо коллекторные либо бесколлекторные доступные по цене серво для роботов и хобби ЧПУ.
Конкретно в 3д принтерах - не вижу предпосылок, чтобы это произошло. Задачи уменьшения веса принтеров обычно нет. Есть тенденция делать принтеры дешевле, но не массовая, так как в дешевых принтерах покачто и прочие характеристики страдают.
“Доступные по цене серво для роботов” - насмешили! Шаговик 17-ого размера стоит $8-$10, а сравнимая по мощности серва от/для робота (не для моделей) ? Опуская скользкий вопрос, что у сервы для робота - вполне может быть переменный резистор вместо энкодера, да и не забывать про ресурс коллектра у коллекторного мотора.
Шаговые двигатели это очень хорошо, БК серво - пока что не все понятно, но песпективно.
Вы же понимаете, что между шаговиком и БК-шником - нет большой разницы? Только ШД - имеет бОльшую внутреннею редукцию, чем БК мотор. Нужны оооочень веские причины, чтобы заменять одно - другим и при этом получить какой-либо выигрышь.
По мощности на единицу веса БК превосходит шаговый в разы.
При работе на постоянных оборотах. В старт-стопном режиме, повторюсь, разница с ШД если и будет, то минимальная.
Делать что уже есть не интересно, делаем то что еще нету - такая мотивация. Интересуют идеи как это реализовать.
Ну, сделайте прототип, проблем не вижу… Тем более, что у вас уже и датчик угла поворота на примете есть.
Что касается резких ускорений, посмотрите вот видео. Очень всело бегает и при этом…
Точности нет (посмотрел в максимальном качестве). Неприемлема даже для потребительского 3Д принтера - в некоторых местах линии аж на ~миллиметр распадаются и страшный “звон” возле углов (выглядит как волнистость линий, из-а высокой скорости колебания растягивает).
Спасибо, учту ваши замечания. Зачем это не надо делать я и раньше знал, теперь знаю еще больше 😃 спроить не буду, у каждого есть авторитетное мнение, зачастую даже верное 😉 Рекомендации по вариантам реализации, например, контроллера я пока не получил. К примеру использовать ли один и тот же чип для поддержания PID и для управления БК мотором или разные. Какой тип контроллера лучше подойдет, STM32 или хватит 8-ми битного AVR. Теоретически управление БК мотором здесь проще, чем на RC спид контроле для самолета, т.к. есть датчик положения он же сенсор обратной связи. Никаких других полезных для RC функций, кроме вращения, не нужно. Добавляется только вращение в обе стороны, а не в одну. Расчет стоимости платы контролера выходит в районе 20 долларов при производстве штук 100-200, если использовать STM32. На AVR будет на 3-4 доллара дешевле. Мотор, в зависимости от размера и типа будет стоить от 5 долларов (аутраннер с ферритовым магнитом для офисной техники) до … 20-30 если использовать RC моторы с редкоземельными магнитами. Остальная конструкция пускай долларов 5-10. Итого стоимость в производстве от 35 долларов за дивайс. При этом дивайс программируемый, наподобие mechaduino - умный мотор который может работать по своей собственной программе или по внешним командам. Тут конечно, я многое пропускаю, что-то не учитываю, вот именно это я ихотел слышать. Что касается кртики проекта - на хорошем уровне, теперь помогите разобраться как это сделать.
По контролерам - AVR какбы тоже бывают больше, чем 8 бит 😃 А по цене - может оказаться, что дешевле вовсе на пиках сделать. Слышал, что у китайцев пики серий 16f684 меньше, чем пол бакса стоят (давно не смотрел, стоит проверить)…
Нсчёт функционала: как минимум нужен будет подстраивающийся ШИМ, плотность которого уменьшается на низких скоростях переключения фаз - чтобы не спалить мотор и контроллер. Возможно, обратная связь по току.
ИМХО, вообще было бы интереснее сделать линейный двигатель. Без вращающихся элементов вообще. Обмотки можно выполнить внутри многослойной печатной платы, на подвижной части - только магниты. Можно получить невероятные характеристики по моменту, скорости и точности! Контроллер будет подобен контроллеру БК мотора.
Оч. интересная идея насчет линейного двигателя напечатанного на плате. Подобные реализации уже существуют в природе? Шаговый линейный на PCB не получится сделать, там нужны железные зубы на статоре. Остается синхронный мотор как наше серво, только развернутый. Потребуется линейная обратная связь, потребуются отдельные ключи на каждую обмотку котору требуется переключать. Кроме того, обмотри будут иметь низкую индуктивность, вследствие того, что на PCB много не “намотать” и сердечник не вставить. Видимо будет низковольтный мотор. Прижимная и отталкивающая сила будет большая, поэтому надо какие-то рельсы приладить с низким коэффициентом трения, видимо на шариках. В чем я не прав? Если есть реальзация, было бы интересно посмотреть чтоб прикинуть стоимость.
Оч. интересная идея насчет линейного двигателя напечатанного на плате. Подобные реализации уже существуют в природе?
Для обычных роторных моторов - точно делались печатные роторы. Но ничто не мешает же и для линейного сделать…
Шаговый линейный на PCB не получится сделать, там нужны железные зубы на ста…
Делать как БК, развернутый в линию: на подвижной части магниты с чередующимися полюсами, внутри печатки (на статоре) - три группы обмоток, сдвинутых друг односительно друга.
Все прочие моменты обсуждать смысла нет - решать в рабочем порядке. Зазор должен обеспечиваться уже конструкцией самого принтера и его линейных направляющих, т.е. какой-то отдельный корпус для такого мотора нет смысла делать. Ну, магнитопровод, конечно, тоже будет нужен.
По стоимости тут ловить нечего - будет дорого. Но вот сами характеристики принтера, который можно будет создать на основе таких приводов - вот что интересно!
Но вот сами характеристики принтера, который можно будет создать на основе таких приводов - вот что интересно!
Да не только принтера… Линейные привода можно много где использовать… С огромным успехом…) Но, если пока никто из грандов этого не сделал, значит есть подводные камни…
Но, если пока никто из грандов этого не сделал, значит…
Но обещать - не значит жениться пробовать - никто не мешает. Ухо к носу прикидываю, простенький настольный прототип сделать не сложно и не дорого. Мыслишку сию ведь озвучил как раз потому, что сам обдумываю…
Все прочие моменты обсуждать смысла нет - решать в рабочем порядке.
Погодь, тут основные моменты не ясны. Это получается что электрически всего три обмотки, просто они чередуются более мелкими группами. Тогда запитываются одновременно и те обмотки которые под картекой, которые и нужно запитывать, и те что мимо тазика? Если пойдет большой ток то туда будет приятгиваться всякая ерунда типа опилок (не в 3д принтере, конечно). А что вы планируете использовать в качестве обратной связи - оптическую полоску, или бывают какие-то решения которые тоже можно напечатать на плате?
Я лет 10 назад задумывался над конструкцией компьютерного корпуса на “антигравитации”))) Нажимаешь кнопку питания и корпус приподнимается и зависает над столом, и все это бесшумно…) Там тоже вся конструкция была задумана на линейных приводах, “статор” в столе, “ротор” в днище компа…) И, если тогда я легко мог сделать механику, но были проблемы с электроникой, то сейчас наоборот…)
Погодь, тут основные моменты не ясны.
Реализации могут быть разные, не обязательно цепляться за “мою”. Линейный мотор может быть всех тех-же типов, что бывают обычные: коллекторный, трехфазный асинхронный, трехфазный синхронный (БК), шаговый с четным кол-вом обмоток, какой-нибудь адский шестифазный и т.д.
что электрически всего три обмотки,
Ну, да. А зачем больше? Это же не maglev, чтобы только часть трека запитывать, считая расходы на электроэнергию.
одновременно и те обмотки которые под картекой, которые и нужно запитывать, и те что мимо тазика?
Такой tradeoff. Или хотите больше ключей поставить для раздельного включения обмоток?
всякая ерунда типа опилок (не в 3д принтере, конечно).
Не бежать впереди паровоза, решать проблемы по мере их поступления! В обычный БК мотор, особенно авиамодельный, как на ваших картинках из cad, тоже на ура опилки налипнуть могут. И что? 😉
в качестве обратной связи - оптическую по…
В пень; стукнуть кареткой о концевик и далее считать шаги (обороты фаз) из предположения, что исполнительный мех-м их не пропускает. Как с обычными шаговыми двигателями.
Ok, я не спец в электромеханике и микроконтроллерах, зашел пообщаться со спецами, и у меня все еще есть к ним вопросы 😃 Я так понимаю, что для плавного продвижения каретки по статору, необходимо организовать типа “волны”. Увеличивая-уменьшая мелкими инкрементами ШИМ на каждой обмотке можно плавно сдвигать волну вправо-влево и вместе с волной двигать картеку, верно? Тогда получается такой двигатель вообще не нуждается в обратной связи, т.к. преполагает что каретка всегда отрабатывает и получается открытая система наподобие шагового двигателя, я правильно понял задумку?
… что для плавного продвижения каретки по статору, необходимо организовать типа “волны”…
Абсолютно также, как обычный мотор. “Крутить” фазы с определенными ускорениями, с оглядкой на инерцию каретки. Также, как шаговый двигатель или бездатчиковый БК в режиме старта. Да, без обратной связи.
ШИМ к вращению фаз отношения не имеет, ШИМ - это уже “нарубка” электричества внутри фазных напряжений, чтобы управлять током, протекающим через обмотки. Особенно на малых скоростях движения мотора, когда импедансы малы и сила тока в цепи упирается лишь в активное сопротивление обмоток.
А как вы собираетесь куртить фазы без ШИМ, менять огибающую напряжения по синусоиде? Другими словами, что кроме шим создает смещение фазы? Пардоньте забыл совсем курс электродвигателей, да и электронного управления обмотками в нем не было. Вы говорите, что прикидываете такой проект, а что мешает его просто сделать, например сегодня? 😃 я свои пытаюсь сразу делать, пока не забыл что хотел. Какие подводные камни.
делают на таких: www.ebay.com.au/itm/28BYJ-48-...n-For-Arduino/
Ни в коем случае! Подведут обязательно в самый неподходящий момент! У меня подобный в инкубаторе - сломался в первую же “закладку”, купил такие же, но в разных местах - качество изготовления очень сильно разнится, при сходной цене.
Дмитрий Маслов очень интересную идею “модуля” предложил - естественно 1 МК на всё, минимум входов - законченное устройство, много где может пригодиться. AtMega44-168 - будет “за глаза”, сервисных функций массу сделать можно.