Парковка в полный шаг

Как должно быть известно, наибольшая точность позиционирования ротора шагового мотора достигается в момент его нахождения в полном шаге. Равно как и наибольшая сила удержания.

В этот момент сила тока наиБольшая в одной обмотке и минимальна, в другой.

К счастью, это известно разработчикам микросхем драйверов.  TMC2208, 2209 и более новые и старшие модели имеют специальный вывод Index, согласно описанию из паспорта - выдаёт сигнал каждые 4 полных шага.

На графике это выглядит так: (из паспорта на ТМС2208)

Служит для повышения точности парковки при использовании недорогих, неточных концевиков. Ну а если использовать высокоточные, будет еще лучше. Осталось придумать как использовать этот Index сигнал.

Вывод Index выделен на картинке. Чтоб проверить теорию, один канал осциллографа подцепил на вывод Step, ну а другой канал на Index. И тишина - никакого сигнала там нет. Открыл паспорт на микросхему, выяснил номер вывода 12, стал прозванивать мультиметром и опа - выводы перепутали. Там где должен быть DIAG звонится Index. Ну да и ладно, я парковку без концевиков не использую, перепаял пин. И вот такую картину увидел:

Дано:

- Ось Z

- Винт трапеция, 4мм\ оборот

- Микрошаг 1/8. Шагов на мм: 400.

Как видно по картинке, Index подаётся каждые 32 микрошага. Величина перемещения 1 шага = 0,0025мм.

Значит каждые (0.0025х32) = 0,08мм ротор двигателя встаёт в полный шат. Но чтобы это произошло, нужно изначально припарковаться в позицию полного шага.

Однако, моя конструкция упорно парковалась с перелётом на 3-5 шагов.

Так, значит нужно одновременно учитывать сигнал и от концевика, и от драйвера. Итого будем двигаться к концевику, после сработки которого движение продолжится до тех пор пока не поятупит сигнал от драйвера.

В цифровой технике есть такой замечательный элемент И -  2 входа, 1 выход.

Сигнал на выходе изменится только лишь в случае получения сигналов на входе 1 И 2.

Например замечательная микросхема К155ЛА3 - аж 4 канала внутри. Но она огромная, хватит одного канала. Соединяем 2 NPN транзистора последовательно, получаем 2 входа 1 выход.

Но с биполярниками не "взлетело". Применил обычные, проверенные полевые транзисторы, и заработало. Начал делать печатные платки, одну, вторую...

Итого на четвёртом подходе нарисовал самый удобный вариант.

А на картинке ниже, 3й вариант, тоже хорош.

Вставляться должен непосредственно в гнездо. Итого, в белое гнедо вставляется концевик, как обычно, а рядом дополнительный "Пин" проводок к драйверу.

Светодиод помогает визуально увидеть нахождение мотора в полном шаге.

Кому интересно, первый вариант был таким:

С помощью этого решения и были получены следующие картинки:

Парковка с учетом сигнала Index. Четко видим, что двигатель "тикает", и встаёт точно в нужной позиции.

Теперь подвигаем ось, -0,08мм

-0.16мм

-0,24мм

А вот если выставим высоту 0.2мм то попадать в полный шаг будем каждые 2 раза по 0.2мм. То есть через слой.

Хорошо, но в таком материале уже не обойтись без примеров печати. Пусть будет калибровочный кубик быстрого приготовления в 2 стенки по 0.4мм и дно 1 слой, без заполнения.

Но, придётся Вам побыть немножко "радистами" - попытаться из шума и вибраций выделить суть.

Мой принтер, подопытный кролик ZAVmini с прямой головой Direct, с рождения имеет небольшие уродства конструкции. Поэтому наблюдаются некоторые неточности.

Впрочем, освещение подбирал специально, чтоб подсветить наихудший вид. В реальности этого не видно.

Итак, слева направо, вывота слоя:

0.16мм, первый слой такой же. То есть каждый слой Z на полном шаге.

0.2мм, первый слой такой же, так получилось, что ни один слой не попал в полный шаг.

0.2мм, первый слой 0.24мм - каждый второй слой в полный шаг встаёт

ну и высота слоя 0.24мм, аналогично, 0.16.

Как видно, некоторая зависимость прослеживается. И поразила удивительная точность укладки печати слоем 0.24мм.

Если смотреть на распечатки без "микроскопа", то разница До и После весьма заметна. А если потереть стенку наждачкой, так сразу видно.

Вот так, подошел к вопросу кратности высоты слоя с другой стороны.

Очевидно, полезно для оси Z и почти не имеет смысла для XY.

Удобней всего, когда концевик находится в минимуме. Тогда оптимальная высота первого слоя элементарно вычисляется.

Также, светодиод очень помогает

У меня концевик в максумме, высота точки 0 - 106мм, попадаю в полны шаг.

И некоторые пересчеты:

Если микрошаг 1\16, шагов 800, значит сигнал Index будет подаваться уже каждые 64 шага. И т.д.

Кто собирается сам паять, есть ньюанс по схемотехнике. Простое - не всегда гениально. Так и с транзисторами, лучше применить спец микросхему, Типа К155ЛА3 или аналоги. 

Для своих изделий я заказал специализированные высокоскоростные микросхемы, с симметричным выходом. Сделал 2 варианта Подороже и подешевле (с транзисторами) в крошечном форм-факторе. размер платки 10x14.5м.

Платки заказаны в производстве, скоро доступны для заказа.

Напоминаю телеграм https://t.me/elecronica3d

Как принято говорить - подписывайтесь, интересуйтесь. Там свежие новости в концетрированном виде.