Какие двигатели установлены в принтере

Обновлено: 20.11.2024

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.

Лазерные принтеры ломаются, выводятся из эксплуатации и обычно отправляются на переработку в учреждении. Один из способов собрать набор двигателей для инженерных проектов — разобрать лазерные принтеры. В них обычно два мотора. Один пропускает бумагу через принтер, а другой вращает зеркало, от которого отражается лазер. Цель состоит в том, чтобы задокументировать найденные двигатели. Информация взята из информации, найденной в руководствах по эксплуатации принтера.

Содержание

Двигатель тракта бумаги [ редактировать | изменить источник ]

Изображения [ редактировать | изменить источник ]

Лазерные принтеры имеют один двигатель, который вызывает все движения в принтере, за исключением вращающегося зеркала, от которого отражается лазер. Эти двигатели стоят около 60 долларов при покупке. Похоже, что схема под ним предназначена для того, чтобы поддерживать их работу с постоянной скоростью, даже если нагрузка меняется за счет увеличения тока.

Документация [ редактировать | изменить источник ]

Двигатель тракта принтера обычно представляет собой подвесной бесщеточный двигатель постоянного тока. К нему прикреплена куча шестерен, которые вызывают все движения внутри принтера. Кабель, идущий к нему, подключается к контроллеру следующим образом:

Кабель имеет разъем J301 на одном конце и разъем J52 на другом конце. Между разъемами идет 7 проводов. С точки зрения двигателя:

контакт 1 и 2, заземление, контакт 3 MON .. основной двигатель вращается, когда «L» .. в двигатель .. возможно заземление, контакты 4 и 5 24 вольта постоянного тока на двигатель, контакт 6 MRDY .. двигатель вращается нормально .. вне двигателя к выводу контроллера 7 HALF . крутить на половинной скорости когда "L" .. в двигатель .. наверное на землю

Следующий рисунок дает нам более подробную информацию:

Опять же, с точки зрения двигателя:

контакты 1 и 2 заземление.. ничего нового. контакт 3.. транзистор используется для заземления двигателя.. указывает на то, что IC501 в контроллере не может потреблять ток от двигателя.. означает, что необходимо защитить Arduino от скачков напряжения. , обратная ЭДС и т. д. от двигателя на этом контакте ... в разных руководствах по принтеру это подтягивается до 5 вольт через подтягивающий резистор, такой как контакт 6, контакт 4 и 5, 24 вольта ..ничего нового. Штырек 6 привязан к высокому уровню 3,3 В через подтягивающий резистор, поэтому двигатель, вероятно, не потребляет слишком много тока, когда он тянет этот низкий уровень, что указывает на нормальную работу. также привязан к высокому уровню 3,3 вольта через подтягивающий резистор.. отличается от контакта 3.. это как-то связано с печатной платой, на которой установлен бесколлекторный подвесной двигатель постоянного тока.. в другом руководстве это 3,2 вольта

Тестирование [ изменить | изменить источник ]

Сначала посмотрите на контактные площадки кабельного соединения с печатной платой под двигателем, чтобы выяснить, где находится контакт 1. Видно, что контакты 1 и 2 (земля) спаяны вместе. Контакт 3 изолирован, как и должно быть. Контакты 4 и 5 спаяны между собой (24 вольта). Контакты 6 и 7 изолированы, как и должно быть.

Далее нашел разъем от принтера и снова подключил кабели к двигателю. Затем зачистите концы проводов и «лужите» их паяльником, как «лужите» жало паяльника. Затем припаяйте многожильный кабель к сплошному кабелю, который можно вставить в разъемы Arduino. Затем оберните электроизоляционной лентой места пайки на случай, если они случайно соприкоснутся друг с другом.

Теперь цель состоит в том, чтобы совместить цвета с булавками.

красный — это земля (контакты 1 и 2) синий — двигатель включен.. прикоснитесь к земле, когда хотите вращаться (контакт 3) оранжевый — 24 вольта (контакты 4 и 5) коричневый — это то, что нужно подключить к прицелу, чтобы увидеть как выглядит выход двигателя (контакт 6) зеленый прикасается к земле, чтобы уменьшить скорость вдвое (контакт 7)

Следующий шаг — установить двигатель на доску, чтобы его было легче держать, когда он начнет вращаться.

Подключил, двигатель закрутился быстро, а затем медленно. Отрисовка 120 мА в быстром режиме, 85 мА в медленном режиме и 50 мА в выключенном состоянии. Не могу определить скорость.

Подключение нагрузки приводит к потреблению до 1 А .. макс. от источника питания. Похоже, он поддерживает постоянную скорость при разных нагрузках.

Следующие шаги [ редактировать | изменить источник ]

Подсоедините коричневый провод к середине делителя напряжения (возможно, к горшку) и подключите к осциллографу, чтобы посмотреть, что произойдет. Возможно, можно получить выходной сигнал, который зависит от датчиков Холла в бесщеточном двигателе.

Затем подключите Arduino и используйте ее для включения и выключения двигателя и отображения скорости/об/мин.

Тогда, возможно, начните взламывать схемы на печатной плате, чтобы посмотреть, можно ли изменять скорость... вручную или электронным способом.

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

  1. Ротор
  2. Зубья статора
  3. 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?

  1. Надежность. Вы можете рассчитывать на долговечный двигатель, который при регулярном использовании может работать годами.
  2. Доступность. Эти двигатели дешевы в производстве, и на рынке их много. Именно из-за такого сочетания у них доступная цена.
  3. 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.
  4. 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.
  5. Консистенция. Шаговые двигатели не сильно отличаются по размеру от одного производителя к другому.

Недостатки шаговых двигателей

  1. От системы управления не поступает отзыв о возможных пропущенных шагах.
  2. Скорости с низким крутящим моментом. Это критический фактор, влияющий на время, необходимое для доставки готовой печати. Печать сложной фигуры может занять несколько дней.
  3. 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

  1. Шестерни
  2. Потенциометр
  3. Мотор
  4. Контур
  5. Корпус сервопривода

Различия между серводвигателем и шаговым двигателем

  1. Серводвигатели сообщают о любом недостающем шаге в процессе.
  2. Серводвигатели могут быть более точными, чем шаговые двигатели.
  3. 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 записи

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

сообщить об этом объявлении

сообщить об этом объявлении

По моему мнению, изобретение и повсеместное внедрение шагового двигателя — это лучшее, что когда-либо случалось с домашним мастером современной эпохи. Замена дорогих серводвигателей с замкнутым контуром шаговыми двигателями резко снизила стоимость покупки многих станков с ЧПУ, которые имеются в промышленных цехах, таких как фрезерные станки с ЧПУ и лазерные/плазменные резаки. Это позволило домашним мастерам привнести многие из этих технологий в свой домашний магазин. Чтобы быть откровенным, серводвигатели по-прежнему являются лидерами точности и точности, но для 3D-печати FFF шагового двигателя более чем достаточно для изготовления качественных отпечатков на вашем собственном 3D-принтере.

Точный шаг

Рисунок 1. Шаговый двигатель, подключенный к микроконтроллеру

Чтобы понять магию шагового двигателя, лучше всего кратко рассказать о его брате, двигателе постоянного тока. Двигатель постоянного тока преобразует электрическую энергию во вращательное движение за счет сил притяжения и отталкивания электромагнитов. Всякий раз, когда двигатель постоянного тока получает питание на свои клеммы, его ротор начинает вращаться. С другой стороны, шаговый двигатель не может свободно вращаться при включении, как двигатель постоянного тока. На самом деле требуется скоординированное усилие устройства, известного как драйвер шагового двигателя, который последовательно посылает переменный ток, известный как импульсы, по проводам шагового двигателя. Каждый импульс, посылаемый на шаговый двигатель, приводит к небольшому вращательному «шагу» вала шагового двигателя, отсюда и его название. Каждый шаг вращения имеет фиксированную величину и обычно указывается в названии шагового двигателя. Например, вал шагового двигателя с углом поворота 1,8 градуса поворачивается ровно на 1,8 градуса за каждый шаг. Этот шаговый двигатель с углом поворота 1,8 градуса должен сделать 200 шагов, прежде чем его вал завершит полный оборот. Дорогие системы позиционной обратной связи не нужны для шаговых двигателей, потому что, пока микроконтроллер может отслеживать количество импульсов, отправленных на шаговый двигатель, известно общее расстояние вращения.

Следующий шаг: выбор шагового двигателя

Рисунок 2. Шаговые двигатели с различными характеристиками

Шаговые двигатели доступны в огромном количестве спецификаций. К счастью, стандарт Национальной ассоциации производителей электрооборудования (NEMA) значительно упростил поиск и покупку двигателей, которые будут соответствовать конструкции вашего принтера. Поиск шагового двигателя на Amazon или Alibaba выдаст множество серебристых и черных шаговых двигателей, в названии которых есть NEMA, за которым следует номер. Это число относится к размеру лицевой панели шагового двигателя. Например, двигатель NEMA 17 будет иметь лицевую панель размером 1,7 дюйма на 1,7 дюйма.Не менее важно и то, что все двигатели NEMA 17 будут иметь одинаковое расположение монтажных отверстий, что означает, что вы можете практически поменять местами любые два шаговых двигателя, подпадающих под один и тот же NEMA. Что не указано в стандарте NEMA, так это глубина или длина шагового двигателя. Как правило, чем длиннее шаговый двигатель, тем на больший крутящий момент он способен. Каждый класс NEMA будет иметь разную длину, поэтому существует такое разнообразие спецификаций шаговых двигателей. Важно выбрать шаговый двигатель, достаточно мощный для управления линейными осями на вашем 3D-принтере. Однако не менее важно не покупать степперы, которые слишком велики или слишком мощны для вашего принтера, поскольку для правильной работы этим степперам потребуется значительно больше энергии. Для сборки обычного 3D-принтера подойдут шаговые двигатели NEMA 17 с номинальным крутящим моментом 60 унций на дюйм.

Передача

Рисунок 3. Шаговый двигатель с редуктором

Некоторые шаговые двигатели имеют дополнительный корпус, выступающий из лицевой панели (см. рис. 3). Этот дополнительный металл известен как редуктор, который содержит ряд шестерен, которые увеличивают крутящий момент, скорость и размер шага шагового двигателя, который находится за ним. Редукторные шаговые двигатели обычно жертвуют скоростью ради увеличения крутящего момента и по этой причине не используются на линейных осях 3D-принтеров, где необходимы быстрые движения. Однако существует применение шаговых двигателей с редуктором в 3D-печати. Процесс проталкивания пластиковой нити в экструдер и из горячего конца требует удивительно большого усилия на низких скоростях. Поэтому в процессе экструзии обычно используются шаговые двигатели с редуктором, которые будут подробно описаны в разделе экструзии.

Внешние ресурсы

Существует множество различных способов успешного создания 3D-принтера, многие из которых не описаны на этом веб-сайте. Если вы хотите узнать больше о шаговых двигателях, перейдите по некоторым из приведенных ниже ссылок на внешние веб-сайты и форумы.

Рекомендуемые товары

В приведенной ниже таблице содержатся детали, относящиеся к этому разделу, которые использует и рекомендует Dr. D-Flo. В зависимости от сборки вашего принтера эти детали могут быть совместимы или несовместимы. Лучше всего использовать приведенные ниже продукты в качестве отправной точки для изучения аналогичных продуктов на связанных веб-сайтах. Партнерские ссылки могут присутствовать ниже (в зависимости от вендора).

Читайте также: