Шаговый двигатель
Это понятие впервые встречается на программе «Электроника, программирование и инженерная практика» — примерно 13-14 лет (7-8 класс).
Мотор, который крутится не плавно, а точными одинаковыми шажками: сколько шагов скомандовали — ровно на столько вал и повернулся.
Секундная стрелка часов: не плывёт, а прыгает точными делениями — тик, тик, тик.
Найти шаговые двигатели в 3D-принтере и показать, каким движением управляет каждый из них.
Внутри несколько обмоток; контроллер подаёт в них ток по очереди, и вал проворачивается на фиксированный шаг — часто 1,8°, то есть 200 шагов на полный оборот. Считая поданные шаги, можно точно позиционировать вал без датчика угла — так двигаются оси 3D-принтера и станков.
Посчитать, сколько шагов по 1,8° нужно на пол-оборота, четверть оборота и три оборота; затем через меню 3D-принтера сдвинуть ось на 10 мм и объяснить, откуда принтер знает, сколько шагов подать.
Мотор для позиционирования без обратной связи: биполярные и униполярные, шаг 1,8° или 0,9°, драйвер дробит его микрошагами (например, 1/16). Момент падает с ростом скорости; при перегрузке мотор пропускает шаги, и контроллер об этом не узнаёт — управление разомкнутое. Позиция удерживается током через обмотки, отсюда нагрев. Против пропусков — запас по моменту, плавный разгон или контрольный энкодер.
Рассчитать шаги на миллиметр ремённой оси принтера: 200 шагов, микрошаг 1/16, шкив 20 зубьев, ремень GT2 (2 мм на зуб); сверить результат (80 шагов/мм) с настройками прошивки.
Частое заблуждение
«Шаговик знает, где стоит его вал». Нет: контроллер отсчитывает шаги вслепую; пропущенные под нагрузкой шаги никто не заметит — поэтому 3D-принтер перед печатью ищет ноль концевыми выключателями.