Помогите подобрать шаговый двигатель

[AlexF]

Уважаемые коллеги!

Для работы требуется вращать микрометрический винт предметного столика микроскопа при помощи шагового двигателя.

Каким крутящим моментом и какой мощностью должен обладать шаговый двигатель? Предметный столик металлический, размером 100 х 100 мм, еще советского производства, то есть, довольно старый. Исследуемый образец на предметном столике - не более 50-70 грамм. Кроме того, очевидно, что по крутящему моменту и мощности нужно иметь хотя бы двойной запас. Большие скорости вращения не требуются, например, 5 оборотов в минуту.

Кстати, какой при этом выбрать драйвер шагового двигателя, чтобы была возможность работать в микрошаговом режиме. Кажется, не все драйверы это позволяют осуществить. Управляющий контроллер драйвера - внешний, atmega 1281-16AU.


С уважением, А.

[Сергей Саныч]

Полагаю, подойдет практически любой ШД формата Nema17.
Драйвер - копеечный, на базе микросхем DRV8825 (микрошаг до 1/32) или A4988 (до 1/16) https://ru.aliexpress.com/item/3d-print ... da464e4f48

[AlexF]

Спасибо. Посмотрю-попробую

[AlexF]

А все-таки, существует ли какая-либо методика расчета сопротивления крутящему моменту микрометрического винта предметного столика? Я имею ввиду практически пригодный алгоритм расчета.

[Сергей Саныч]

Практически тут можно только измерить момент. Например, намотать на ручку (если форма позволяет. Если нет, то приделать подходящий шкивок) нитку и потянуть за нее динамометром, измеряя усилие. Особо обратить внимание на момент страгивания. После чего рассчитать момент вращения, исходя из максимальных показателей динамометра и радиуса шкива.
Момент ШД выбрать с 2-3 кратным запасом.

[AlexF]

То есть, вы предлагаете определить экспериментальным путем. Измерить, конечно, можно. Только мне кажется, что если такие микрометрические передачи производятся массово, то для определения всех их параметров существуют соответствующие расчетные методики. А то и просто табличные данные для типичных размеров.

Благодарю вас за ответ

[Сергей Саныч]

Скорее всего, в таких узлах основной момент сопротивления создает трение, причем сознательно введенное, чтобы было удобно работать. Само усилие на перемещение препарата ничтожно.

[AlexF]

Еще раз благодарю за ваши ответы и рекомендации.
А что касается драйвера для шд, то тут возникает еще один вопрос. Как я понял, существует несколько методик расчета напряжения, подаваемого на обмотки шд. Первый вариант: u = I*(8...10). второй вариант: u = 32*sqrt(L). Для nema-17 получается, что по первому варианту U= 17-18 В, по второму u= 60 В. Да, согласен, большие скорости вращения здесь не нужны (индуктивность в моем случае вроде не является лимитирующим фактором) , но очень уж большое расхождение получается. Кроме того, для драйвера DRV8825 максимальное напряжение 35 (по другим данным 45) В. Кстати, для драйверов на базе L298 и, например, TB6560 V2 - аналогично.
Нет ли здесь какого-то противоречия? Кроме того, шд ведь еще и не любят слишком низкого напряжения?

[Сергей Саныч]

ервый вариант: u = I*(8...10). второй вариант: u = 32*sqrt(L)

Это эмпирические формулы для грубой прикидки. Есть калькуляторы, позволяющие более точно оценить Программа расчета максимальной скорости шагового мотора #1

для драйвера DRV8825 максимальное напряжение 35 (по другим данным 45) В.

Для ваших целей будет достаточно подать на драйвер 12-15 вольт.

шд ведь еще и не любят слишком низкого напряжения?

ШД питается током и понятия не имеет, каким напряжением питается драйвер. Забота драйвера - выдать заданный ток. Разумеется, при низком напряжении и большой индуктивности обмоток драйвер просто не будет за время шага успевать "разогнать" ток до нужного значения, что выразится в падении момента на больших скоростях.
Драйверы L298 и TB6560 - морально устаревшие и для вашего случая ставить их нет смысла.

[Kuzyakin]

Тоже появился не простой вопрос по ЩД.
В планах вакуумная камера с движением внутри рычагами , а что если внутри камеры двигать их будут обычные ШД ? Как они себя поведут в вакууме , и как вакуум будет реагировать на них ? или нужны специальные шаговики для вакуума ?

[michael-yurov]

Человек то в вакууме не сразу дохнет. А шаговикам - совсем пофиг.

[Kuzyakin]

Почему возник такой вопрос - потому что я ни разу не видел в вакуумной камере работающий электродвигатель.
В основном редуктор с мотором ставятся снаружи , приводной вал на подшипниках через уплотнительные резиновые кольца сквозь стенку камеры. Я хочу упростить конструкцию и весь механизм с моторами поместить в камеру . С щеточными движками такой вариант точно не прокатит - малейшая искра и вакуум падает...
Теоретически шаговик в вакууме должен работать без проблем , в общем нужно самому проводить опыты.

[Сергей Саныч]

Теоретически шаговик в вакууме должен работать без проблем

Только теоретически. ШД потребляет заметную мощность даже в режиме удержания. Эта мощность превращается в тепло, которое надо куда-то отвести. Конвективный теплоотвод исключается. Поэтому надо тепло как-то вывести наружу, иначе ШД перегреется. Например, применить тепловые трубки. Или использовать двигатель в сильно облегченных режимах. Смазка в подшипниках в вакууме может испаряться, что тоже нехорошо и для подшипников и для вакуума.

я ни разу не видел в вакуумной камере работающий электродвигатель.

В космосе их немало работает. Правда, там вакуум трудновато испортить А вот проблема теплоотвода стоит остро. Но как-то же решают, хотя кроме как через излучение, тепло сбрасывать некуда.

[Kuzyakin]

Про выделение моторами тепла я как-то и не подумал .!