Введение 5
1 Описание комплектов совместимого оборудования для выполнения перемещения вдоль одной координаты 9
1.1 Шаговые двигатели (ШД)...
1.1.1 Конструкция и принцип действия шагового двигателя 10
1.1.2 Ассортимент ШД на мощности от 1000 до 5000 Вт
1.1.3 Драйверы для питания обмоток ШД 18
1.1.4 Контроллеры управления ШД и их возможности 19
1.2 Вентильные двигатели (ВД)-. 21
1.2.1 Конструкция и принцип действия ВД 22
1.2.2 Ассортимент ВД на мощности от 1000 до 5000 Вт 24
1.2.3 Драйверы для питания обмоток ВД 28
1.2.4 Контроллеры управления ВД и их возможности 29
2 Основная часть 31
2.1 Узел на основе контроллера Arduin Uno(ATmega328) с ШД Nema 34 31
2.2 Узел на основе контроллера SMSD -8.0LAN с ШД110201-8,0 35
2.3 Узел на основе контроллера SMSD-8.0LAN с ШД130 41
2.4 Узел на основе контроллера SMSD-8.0LAN с ШДST130-250C 44
3 Оценочная часть 46
Заключение 47
Список используемых источников 48
В современном мире мы часто сталкиваемся с электричеством. С каждым годом всё больше и больше разрабатывается новых объектов, в составе которых положены электродвигатели.
Технический процесс не стоит на месте. И электродвигатели можно встретить разнообразных размеров и технических характеристик (рисунок 1).
Поэтому электродвигатели используют в разнообразных отраслях. Например, их активно применяют при создании 3D принтеров (рисунок 2). Популярность 3D принтеров только растёт, а конструкторские разработки по их созданию уникальны и не имеют аналогов.
При помощи особых режимов печати 3D принтеров создают физический объект по созданной 3D модели методом послойной печати.
Важными факторами такой печати является экономия времени, высокая точность, надёжность, скорость и многие другие.
При этом возникает необходимость в подборе оборудования для приводов печатающей головки различной мощности. Элемент, который осуществляет печать в 3D принтере (рисунок 3) называется экструдером (от англ. Extrude-выдавливать). Принцип работы печатающей головки в различных 3D принтерах одинаков.
Название экструдер показывает принцип работы данного устройства: нагревательный элемент расплавляет пластик и с помощью механизма подачи филамента (рисунок 4) расплавленный пластик выдавливается на место где происходит 3D печать. В жизни можно столкнуться с похожим принципом работы, когда мы выдавливаем зубную пасту из тюбика.
Они создают последовательность импульсов.
С помощью импульсов команда доходит до механизма который должен выполнить её.
В приводах 3D принтеров как правило используют шаговые двигатели. Такие двигатели перспективны для отрасли 3D печати.
Шаговые двигатели имеют ряд преимуществ:
1. Высокая надёжность;
2. Точность позиционирования.
Важными моментами шаговых двигателей является статическая и динамическая устойчивость, это хорошо сказывается на 3D печати. Устойчивость приводу придаёт вращение ротора без потери импульсов.
Более подробно конструкцию шагового двигателя мы рассмотрим позже.
В результате выполнения выпускной квалификационной работы рассмотрены и изучены шаговые и вентильные двигатели, их конструкции, принципы действия. Также потребовалось изучить работу драйверов и контроллеров к данным типам двигателей. Был проведен анализ разнообразных комплектующих.
Подбор комплектов осуществлялся на основе полученных знаний из прочитанной мной литературы, в том числе и зарубежной. Было посещено множество магазинов электротоваров и проведен анализ ассортимента.
Подобраны тестовые комплекты совместимого оборудования для выполнения перемещения вдоль одной координаты. После подбора комплектующих проведен анализ подобранных образцов. По итогу которого были отобраны комплекты показавшие наилучшие результаты.
При подборе комплектов главным аспектом в выборе комплектующих узла являлось понимание работы каждого компонента и его технических характеристик.
Далее были разработаны схемы подключения электронной части узла. Выполнены схемы соединений шаговых двигателей с драйверами и контроллерами. Визуализация схем подключения выполнялась с помощью программы Компас 3D.
Для расчета стоимости оборудования приходилось консультироваться с поставщиками для уточнения цены и наличия комплектующих. Связь с поставщиками дает нам более точную картину цен и наличия товара. Рассчитана стоимость различных комплектов по рыночной цене на сегодняшний день.
На основании указанного выше можно утверждать, что поставленная цель выпускной квалификационной работы достигнута.
1. Аппаратная платформа Arduino Arduino.ru// [Электронный ресурс]: URL:https: //arduino. ru/(дата обращения 01.06.2022)
2. Баранова И.А., Иванкова М.В., Куличенко И.В. Разработка многоканального высоконадежного драйвера шаговых двигателей // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2016. Т. 2. С.71-73.
3. Бесколлекторные электродвигатели, серия BLF и BLM. Руководство по эксплуатации // [Электронный ресурс]: URL:https: //purelo gic. ru/
4. Бобров Г.С. Герасимова Ю.Е. Юрков Н.К. Шаговые двигатели и их
применение // Журнал Труды международного симпозиума «Надежность и качество» 2019. №2. С.17-20 [Электронный ресурс]: URL:
https://www.elibrary.ru/item.asp?id=38555743
5. Вентильный электропривод: шанс для российских производителей. // Оборудование: рынок, предложение, цены. 2004. №1.
6. Все для ЧПУ Каталог Darxton с ценами - комплектующие для ЧПУ, станков, оборудования и автоматизации // [Электронный ресурс]: URL: https://darxton.ru/
7. Встраиваемые электородвигатели // [Электронный ресурс]: URL: https://kubotechnologies.com/
8. Дунаев М.Ю. Общие сведения о шаговых двигателях // Журнал Аллея науки 2021. №3. С.101-104 [Электронный ресурс]: URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=46251785
9. Емельянов А.В. Шилин А.Н. Шаговые двигатели. Волгоград: Изд-во ПРК «Политехник» 2005. С.32-33.
10. Интернет - магазин Электропривод Разработка и производство шаговых вентильных, коллекторных электроприводов. Продажа электродвигателей, мотор - редукторов.// [Электронный ресурс]: URL: https://electroprivod.ru/st motor.htm
11. Крючков С.П. Каримов Р.Д. Ямалов И.И. Горбунов А.С.
Применение шаговых двигателей в технических системах // Журнал Вестник современных исследований 2018. №10.1(25). С.316-317 [Электронный
ресурс]: URL:https: //www.elibrary.ru/item.asp?id=36310903
12. Крючков С.П. Каримов Р.Д. Ямалов И.И. Горбунов А.С. Типы
шаговых двигателей и особенности их конструкции // Журнал Вестник современных исследований 2018. №10.1(25). С.310-312 [Электронный
ресурс]: URL:https: //www.elibrary.ru/item.asp?id=36310901
13. Крючков С.П. Каримов Р.Д. Ямалов И.И. Горбунов А.С.
Перспективные методы управления шаговыми двигателями // Журнал Вестник современных исследований 2018. №10.1(25). С.313-315
[Электронный ресурс]: URL:https://www.elibrary.ru/item.asp?id=36310902
14. Лалетин В.И., Малышев Е.Н., Рычков В.В. Дискретный электропривод с шаговым двигателем в режиме бесконтактного двигателя постоянного тока // В сборнике: Труды X Международной конференции по автоматизированному электроприводу АЭП2018 Материалы докладов конференции. 2018. С.76-80.
15. Макаров Д. Вентильный двигатель: конструкция, принцип работы, классификация // [Электронный ресурс]: URL:https://www.asutpp.ru/ventilnyj -dvigatel.html
16. Масленников М.Ю., Соболев Е.А. Справочник разработчика и конструктора РЭА. Элементная база. Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1993. С.27 // [Электронный ресурс]: URL:https://eruditor.io/file/2653321/
17. Основные технические особенности вентильных двигателей
Публикации // [Электронный ресурс]: URL:
https://www.elec.ru/publications/promyshlennoe-oborudovanie/2225/
18. Панкратов В.В. Тенденции развития общепромышленных электроприводов переменного тока на основе современных устройств силовой электроники // Силовая интеллектуальная электроника.
Специализированный информационно-аналитический журнал. 2005. №2. С. 27 - 31.
19. Ренюк В. Шаговые двигатели и особенности их применения //
Научный журнал Компоненты и технологии. 2013. №10. С. 71-78
[Электронный ресурс]: URL:https://www.elibrary.ru/item.asp?id=20270707
20. Ренюк В. Шаговые двигатели: промышленные решения // Научный
журнал Компоненты и технологии. 2014. №8. С.113-116 [Электронный
ресурс]: URL:https://www.elibrary.ru/item.asp?id=21884096
21. Таблица устройств Purelogic - Purelogic // [Электронный ресурс]: URL:http: //wiki. purelogic. ru/index.php?title=Заглавная страница
22. Устинов Н.И. Управление шаговыми двигателями // Журнал Форум
молодых ученых 2021 №12(64). С.229-232 [Электронный ресурс]: URL:
https://www.elibrary.ru/item.asp?id=47757655
23. Элементы теории вентильного привода ЛУКОЙЛ ЭПУ Сервис// [Электронный ресурс]: URL:https: //lukoil-epu.ru/BLDC/theory
24. Chapman S.J. Instructor’s Manual to accompany Electric Machinery and Power System Fundamentals, Second Edition. USA: McGraw-Hill, 2011. Р.307
25. Rajendra P. Fundamentals of electrical engineering. - PHI Learning Pvt. Ltd., 2014. Р.1064
26. Ricardo Picatoste Ruilope Modelling and control of stepper motor for high accuracy positioning systems used in radioactive environments, 2014, P.10¬16, P. 33-37 [Electronic resource]: URL: https://oa.upm.es/32464/Utesis-Ricardo- Picatoste.pdf
27. Sahdev S.K. Basic Electrical Engineering. Pearson India, 2015. Р.768
28. Wikipedia Stepper motor [Electronic resource]: URL:
https: //en.m. wikipedia.org/wiki/Stepper_motor
29. What is a Stepper Motor : Types & Its Working Electronics Projects Focus [Electronic resource]: URL: https://www.elprocus.com/stepper-motor-types- advantages-applications/