Что можно сделать из шагового двигателя из принтера

Обновлено: 23.11.2024

Спасите шаговые двигатели и другие полезные детали от принтера LaserJet. В этой статье рассказывается о том, как утилизировать полезные электронные компоненты и детали от принтера LaserJet, которые можно использовать в небольших проектах станков с ЧПУ «сделай сам», запайщиках пластиковых пакетов и т. д. Шаговые двигатели, извлеченные из принтера, можно использовать во многих проектах. Если вы новичок, это может действительно помочь вам понять основы шагового двигателя. Шаговые двигатели, которые я спас, являются биполярными шаговыми двигателями. Без дальнейших промедлений приступим.

Прежде всего я начал с откручивания винтов.

Затем я снял основную металлическую пластину.

Снял пластиковый корпус и, наконец, получил доступ к внутренним электронным компонентам.

На следующем рисунке показана основная печатная плата, состоящая из множества электронных компонентов, таких как резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, трансформатор, переключатели, вилки и т. д. С этой платы я могу получить множество электронных компонентов, которые я могу использовать в своих предстоящие уроки.

Я спас следующие вещи.

Это 4-проводной биполярный шаговый двигатель, который я могу использовать во многих проектах. Но я планирую использовать этот двигатель в небольшом станке с ЧПУ. Через минуту я подключу этот шаговый двигатель к Arduino и практически увижу этот шаговый двигатель в действии.

Это нагревательный элемент переменного тока на 220 В, который можно использовать в проекте по запечатыванию пластиковых пакетов. Этот нагревательный элемент также можно использовать в проектах, где нам нужно что-то нагреть. Этот нагревательный элемент можно использовать в тысячах проектов. Этот нагревательный элемент может управляться автоматически с помощью реле 12 В. Я буду использовать этот нагревательный элемент в некоторых из моих следующих руководств.

Это электромагнитный замок на 12 В постоянного тока, который можно использовать во многих проектах; Я практически проверю это через минуту. Вы также можете посмотреть видео, приведенное в конце.

Подключение шагового двигателя к Arduino точно такое же, как описано в моем предыдущем руководстве по положению и управлению скоростью шаговых двигателей BiPolar и UniPolar. Поэтому я настоятельно рекомендую вам посмотреть это руководство, так как я использую те же соединения и ту же программу. Из-за зубчатых колес, используемых в шаговом двигателе, его очень сложно остановить голыми руками.

Чтобы узнать о подключении и программировании шагового двигателя, посмотрите следующий видеоурок.

Теперь давайте проверим механизм электромагнитного замка на 12 В.

Подключите один провод к +12 В, а другой – к земле. На самом деле не имеет значения, какой провод вы подключаете к 12 вольтам, а какой провод вы подключаете к земле. в моих следующих уроках я покажу вам, как вы можете управлять этим соленоидным замком, используя Arduino и транзистор 2n2222 NPN. Для ручного управления просто соедините два провода соленоидного замка с 12 В и проводом заземления источника постоянного тока.

Это еще один биполярный шаговый двигатель на 12 В со специально разработанным редуктором, который можно использовать во многих проектах. Поскольку это биполярный шаговый двигатель, можно использовать те же программы и соединения.

Некоторые ролики, которые можно использовать в разных проектах.

Как видите, эти ролики имеют стальные стержни.

Эти стальные стержни можно использовать в небольших станках с ЧПУ в качестве направляющих стержней. Мне очень нужны были эти стержни для проекта, основанного на автоматическом сверлильном станке. Для более подробной информации посмотрите видео-учебник, приведенный ниже.

Иногда по фото сразу понимаешь, что это будет действительно крутой проект. Когда большинство людей спасают детали от старого принтера, они обычно выбрасывают остальные. В этом случае [Шейн] использовал весь принтер для создания своего станка с ЧПУ.

Он начал со старого принтера HP 2500C формата A3, который планировал разобрать только на запчасти. Пока он разбирал его, он понял, что шасси станет отличной рамой для его настоящего станка с ЧПУ! Имея это в виду, он быстро изменил свой план игры, сделав каждую ось внутри принтера.

Он использует обычные шариковые направляющие для выдвижных ящиков для осей X и Z, покрытые продуманной конструкцией из алюминиевого уголка, чтобы стружка не заклинила их. С другой стороны, ось Y использует оригинальные направляющие вала каретки печатающей головки. Каждая ось приводится в движение резьбовым стержнем с использованием переработанных шаговых двигателей из принтера.

В основе проекта лежит плата Arduino UNO с платой Protoneer CNC для управления драйверами шаговых двигателей. Он также включает кнопки аварийной остановки, удержания, возобновления и отмены для ручного управления.

Это отличный проект и прекрасный пример использования подручных средств для проекта. Оставайтесь после перерыва, чтобы увидеть демонстрацию его печати!

15 мыслей на тему "Станок с ЧПУ, модернизированный принтером, использует больше, чем просто шаговые двигатели"

Действительно ли эти степперы изначально вышли из этого принтера? Они выглядят довольно солидно, чтобы иметь 1 из них в принтере, не говоря уже о 3.

Возможно, но маловероятно — все принтеры, которые я разобрал, имели стальные степперы баночного типа, а не коробчатые, и ни один из них, за исключением, может быть, драйвера бумаги, не имел креплений, параллельных оси привода, потому что у них есть отдельные точки крепления внутри корпуса, которые более практичны. Я также никогда не видел принтер, в котором был бы только один тип шагового двигателя, и только комбинированные принтер/сканеры с более чем двумя полезными размерами. Тем не менее, вы можете управлять небольшим электрическим самокатом с некоторыми шаговыми двигателями, которые я видел в них, так что мощность вообще не обсуждается.

Зависит от возраста принтера. И цена, которую я бы предположил.

Около 15 лет назад у меня был струйный принтер Epson с шаговым двигателем коробчатого типа. Дизайн металлической банки, как мне кажется, дешевле, поэтому его используют в таких вещах, как почти одноразовые струйные принтеры. Но сверхмощные офисные принтеры, старые модели и тому подобное вполне могут иметь «правильные» шаговые двигатели.

В старых моделях Canon также использовались очень хорошие квадратные степперы. В наши дни вам повезло найти шаговый двигатель, скорее всего, это будет двигатель постоянного тока + несколько одноразовых энкодеров для его работы в замкнутом контуре.

Вы могли заметить, что двигатели в 3D-принтерах не похожи на традиционные двигатели. Эти двигатели могут выполнять одно и то же действие непрерывно. В этой статье мы объясним причины, по которым в 3D-принтерах используется такой двигатель.

В 3D-принтерах используются шаговые двигатели, поскольку они более эффективны и точны для создания небольших узоров по сравнению с другими двигателями, такими как серводвигатели или щеточные двигатели.

Шаговые двигатели дешевле и не требуют для работы системы обратной связи. Эти электромагнитные устройства отлично подходят для машин, которые выполняют одну и ту же операцию снова и снова. Давайте подробнее рассмотрим, что такое шаговые двигатели, как они работают в 3D-принтерах и в каких других отраслях промышленности эти двигатели используются.

Что такое шаговые двигатели?

Шаговые двигатели – это двигатели с электронной коммутацией, в которых для создания движения используются электричество и магнитные поля. Для этого типа двигателя требуется источник постоянного тока.

Части шагового двигателя

Ротор
Зубья статора
Источники питания постоянного тока

Как работает шаговый двигатель?

Зубья статора расположены вокруг ротора. Зубья в роторе и статоре никогда не будут одинаковыми. Это сделано специально, чтобы создать движение.

Изначально часть зубьев ротора будет совмещена с зубьями статора. Остальные будут расположены по-другому, чтобы обеспечить движение. Следующий набор зубьев статора электризуется, чтобы притянуть ротор. Это заставляет ротор двигаться по часовой стрелке или против часовой стрелки, в зависимости от того, как он был установлен.

Шаговые двигатели в 3D-принтерах

Теперь, когда вы понимаете основы работы этих двигателей. Давайте посмотрим, как они используются в 3D-принтерах.

Сколько моторов у 3D-принтера?

Зачем использовать шаговые двигатели в 3D-принтерах?

Надежность. Вы можете рассчитывать на долговечный двигатель, который при регулярном использовании может работать годами.
Доступность. Эти двигатели дешевы в производстве, и на рынке их много. Именно из-за такого сочетания у них доступная цена.
Точность. Эти двигатели работают поэтапно, и это отлично подходит для 3D-печати, потому что вам не нужна система обратной связи, чтобы знать, какие шаги были выполнены. Кроме того, они могут делать микрошаги, что составляет часть всего движения.
Крутящий момент. Если вы сравните его с другими двигателями, шаговые двигатели не имеют большого крутящего момента. Тем не менее, это преимущество в 3D-печати, потому что оно помогает с точностью. Еще одним положительным моментом в его крутящем моменте является удерживающий крутящий момент. Шаговые двигатели могут сохранять исходное положение после приложения силы.
Консистенция. Шаговые двигатели не сильно отличаются по размеру от одного производителя к другому.

Недостатки шаговых двигателей

От системы управления не поступает отзыв о возможных пропущенных шагах.
Скорости с низким крутящим моментом. Это критический фактор, влияющий на время, необходимое для доставки готовой печати. Печать сложной фигуры может занять несколько дней.
Они могут нагреваться до высоких температур из-за высокого потребления электроэнергии.

Другое использование шаговых двигателей

Роботы
Антенны
Жесткие диски
Игрушки

Другие двигатели в 3D-принтерах

Когда мы говорим о 3D-печати, чаще всего используют шаговые двигатели. Однако серводвигатели также пытаются выйти на рынок.

Что такое серводвигатель?

Серводвигатель – это еще один тип двигателя, который использует электричество для создания движения. Одной из особенностей серводвигателя является его энкодер. Он использует энкодер, чтобы обеспечить обратную связь о шагах, пропущенных мотором.

Еще один важный аспект серводвигателей заключается в том, что они могут работать от постоянного или переменного тока.

Части серводвигателя

Шестерни
Потенциометр
Мотор
Контур
Корпус сервопривода

Различия между серводвигателем и шаговым двигателем

Серводвигатели сообщают о любом недостающем шаге в процессе.
Серводвигатели могут быть более точными, чем шаговые двигатели.
Если вам нужен высокий крутящий момент и высокая скорость, серводвигатели работают намного лучше, чем шаговые двигатели.

Интересные факты о 3D-принтерах и шаговых двигателях

Первое известное упоминание о шаговом двигателе относится к 1930-м годам.
Разработка шагового двигателя тесно связана с такими техническими разработками, как транзистор.
Шаговые двигатели широко используются в роботизированных манипуляторах для медицинских целей, производственных и офисных разработок с конца 1970-х годов.
3D-печать отображает изображение в виде нескольких горизонтальных слоев, наложенных друг на друга. Вот почему вам нужны двигатели для перемещения горячего конца.

Часто задаваемые вопросы

Как долго работают шаговые двигатели?

Они могут работать до 10 000 часов непрерывного использования. Это эквивалентно использованию его по восемь часов в день в течение пяти лет.

Могут ли шаговые двигатели работать непрерывно?

Да, могут. Это одно из преимуществ, которые они предлагают. Вот почему вы найдете их в машинах, которые выполняют то же самое движение.

Вам нужен энкодер с шаговым двигателем?

Нет. Шаговые двигатели очень жесткие и стабильные. Но его можно добавить в качестве резервной единицы.

Какие шаговые двигатели наиболее распространены в 3D-принтерах?

НЕМА 14
НЕМА 17
НЕМА 23
НЕМА 24

Что означает NEMA?

NEMA — это аббревиатура Национальной ассоциации производителей электрооборудования, организации, отвечающей за определение стандартов для электротехнической продукции.

Какой шаговый двигатель самый мощный?

Победителем здесь станет NEMA 23 с удерживающим моментом 3 Нм.

Какой двигатель чаще всего используется в 3D-принтерах?

Самый распространенный шаговый двигатель — NEMA 17. Большинство машин используют эту модель, потому что она дешевле остальных и ее очень легко найти.

Что такое "блинчатый двигатель"?

Это шаговый двигатель с номинальным крутящим моментом от 20 до 25 Н⋅см. Вы можете найти эти двигатели в портативных или небольших 3D-принтерах.

Что такое «стандартный двигатель»?

Это шаговый двигатель с номинальным крутящим моментом 40-45 Н⋅см. Это самая распространенная категория двигателей для 3D-принтеров.

Что такое шаговый двигатель с высоким крутящим моментом?

Статьи по теме

Заключительные мысли о двигателях 3D-принтеров

3D-принтеры – это усовершенствованные механизмы с точными и точными конструкциями. Эта точность достигается благодаря их шаговым двигателям.

Шаговые двигатели отлично подходят для повторяющихся действий. Несмотря на то, что они не такие быстрые и мощные, как другие двигатели, они отлично подходят для 3D-печати. В конце концов, когда приходится чем-то жертвовать, все согласятся, что качество не подлежит обсуждению.

Другие двигатели пытаются проникнуть в бизнес 3D-принтеров. Но на данный момент конкурировать с шаговыми двигателями было бы забавным испытанием.

Обязательно загляните на наш канал YouTube. Если вам нужна дополнительная информация или у вас есть какие-либо вопросы, оставьте комментарий ниже или присоединяйтесь к нам в Discord. Если вам понравилась эта статья и вы хотите прочитать другие, нажмите здесь.

Оставить ответ Отменить ответ

Вы должны войти в систему, чтобы оставить комментарий.

Последние публикации

PLA, или полимолочная кислота, является одним из самых популярных материалов FDM, поскольку его используют большинство принтеров, и это дешевый и надежный материал. Однако PLA имеет тенденцию поглощать влагу во время хранения. Итак.

3D-принтер намного стабильнее и надежнее, если его стол плоский и ровный. Прочный стол важен, потому что, если платформа сборки нестабильна, ваши результаты не будут качественными. Итак, как.

сообщить об этом объявлении

О РОБЕ

сообщить об этом объявлении

ВАЖНАЯ ЮРИДИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ

сообщить об этом объявлении

Введение: переработка бесщеточных двигателей постоянного тока из принтеров

Если вы вообще интересуетесь робототехникой и электроникой, вы, вероятно, разбирали один или два старых принтера (если вы этого не сделали, я настоятельно рекомендую это сделать, всегда есть интересные детали, и вы можете многое узнать о том, как специалисты собирают электромеханические машины). Если вы разбирали лазерный принтер, вы, вероятно, сталкивались с бесщеточными двигателями постоянного тока разных размеров.

Эти моторы имеют некоторые плюсы и минусы, очевидно, они различаются между принтерами и функциями моторов внутри принтеров, но я обнаружил, что в большинстве случаев верно следующее.

Плюсы

Обычно они имеют встроенную схему ESC (электронного управления скоростью), что означает, что вы можете управлять ими с помощью логики, а не использовать внешний ESC или H-мост.
У некоторых есть коллекция шестеренок, которые можно довольно легко использовать повторно.
Некоторые имеют вывод RPM

Минусы

Обычно рассчитан на питание 24 В.
Относительно низкая мощность/крутящий момент.

Двигатели обычно имеют около 5 или 6 входных контактов, я продемонстрирую процесс, который я использую, чтобы определить, какой вывод какой, и продемонстрирую некоторый код для управления двигателями.

Шаг 1. Спасите несколько двигателей

Первый шаг, конечно же, — разобрать принтер и посмотреть, какие моторы можно найти.

Есть несколько способов определить, что у вас двигатель BLDC, а не шаговый или коллекторный двигатель постоянного тока.

Обмотки двигателя имеют три соединения (у коллекторного двигателя только два)
Когда вы поворачиваете двигатель, он вращается плавно, нет значительного «заедания», как в случае с шаговыми двигателями (это не универсально, поскольку мощные бесщеточные двигатели для радиоуправляемых игрушек, как правило, имеют сильные магниты и демонстрируют сильный эффект зацепления, но до сих пор это справедливо для всех моторов принтеров, с которыми я играл)

По совпадению все моторы, которые я восстановил до сих пор, были от принтеров HP, но я ожидаю, что они будут очень похожи от других производителей. В этом конкретном руководстве используются двигатели серии HP Color LaserJet 3000.

Шаг 2. Определение распиновки и протокола

Поиск документации

Покопавшись немного, я обнаружил, что поиск в Google "Руководства по обслуживанию принтеров HP" неизменно приводит к довольно приличной документации.

Самый простой способ найти нужную информацию на сотнях страниц – это поискать упоминания слова "двигатель" и перейти оттуда.

К изображениям я прикрепил несколько схем, взятых из руководств по обслуживанию.

Расшифровка документации

Сигналы управления довольно просты (я использую 5-вольтовую логику, которой, кажется, доволен), это то, что я смог найти, прочитав документацию и прошерстив Интернет.

/ACC требует ШИМ для управления скоростью
/DEC — это «тормоз» (я думаю, что это пин-код включения)
REV управляет направлением (высокий — в одну сторону, низкий — в другую).
FG — это выход, он выдает один (или два) импульса за оборот.

Помните, что существуют всевозможные двигатели, некоторые из которых не имеют регулировки скорости или возможности реверса, в зависимости от их функции.

Определить, какой пин какой

Очевидно, что первым шагом является изучение любой документации, которую вы можете найти. Я считаю полезным распечатать схемы, чтобы делать на них заметки.

Следующее — найти контакты +24V и GND.Это должно быть довольно просто, обычно на линиях электропередач есть электролитический конденсатор, вы можете посмотреть на сторону с полосой, чтобы определить, какая из них отрицательная.

Теперь, когда вы знаете, что это за контакты, вы можете использовать схему, чтобы определить остальные. Если бы у вас не было схемы, я бы попробовал подать питание на контакты +24/GND и подтянуть все остальные через резисторы 10 кОм. Затем пройдитесь по каждому из них по очереди, подтягивая его к высокому уровню (+5В) через резистор 10кОм. Как только вы найдете контакт, который заставляет двигатель вращаться, вы поймете, что нашли /DEC. Следующим шагом будет удаление заземленных контактов по одному, пока вы не найдете тот, который остановил двигатель, это, скорее всего, будет /ACC.

На этом этапе нам нужно задействовать микроконтроллер (если у вас нет генератора сигналов), чтобы поместить ШИМ на /ACC и REV, чтобы начать управлять скоростью и направлением.

Шаг 3. Код управления скоростью

На предыдущем шаге мы определили следующие входные контакты двигателя

/DEC (НЕ тормозить, поэтому при сильном нажатии мотор запускается)
/ACC (НЕ ускорение, поэтому 100% рабочий цикл соответствует нулевой скорости)
REV управляет направлением (высокий — в одну сторону, низкий — в другую).
+24 В постоянного тока
Земля

Для этого шага я использовал платы MediaTek LinkIt One или Arduino, так как все доступные библиотеки позволяют сделать это быстро и легко. Поскольку это проект не совсем для новичков, я предполагаю, что вы знаете, как загружать в них код (если нет, ознакомьтесь с руководством по началу работы).

В этом коде используется функция AnalogWriteAdvanced для работы с высокочастотным ШИМ, который нужен моему двигателю.

Раньше на платах Arduino я использовал библиотеку TimerOne, чтобы упростить настройку ШИМ.

Этот простой код предоставляет интерфейс для тестирования, подключитесь к плате через последовательное соединение, и вы сможете управлять двигателем, отправляя следующие символы

"w" для увеличения скорости
's' для уменьшения скорости
'd' для включения или выключения тормоза.
'r' для переключения направления

Шаг 4. Куда отсюда

Теперь, когда вы знаете, как управлять двигателями BLDC от принтеров, вы можете начать создавать что-то новое. Двигатель обычно не имеет большого крутящего момента, но если вы используете множество шестерен, доступных в принтере, их определенно можно будет использовать в небольших роботах и т. д.

Цветной лазерный принтер, как правило, имеет четыре одинаковых мотора с четырьмя одинаковыми наборами шестерен, которые так и просят превратиться в полноприводного робота.

Если я его построю, будьте уверены, вы увидите его здесь!

Если у вас есть какие-либо вопросы, прокомментируйте, и я постараюсь уточнить, я ожидаю, что нам предстоит узнать гораздо больше о том, как использовать эти утилизированные двигатели в полной мере.

Читайте также: