Драйвер шагового двигателя для станка с ЧПУ. Как выбрать?

Если вам интересно, какой драйвер шагового двигателя выбрать для сборки станка с ЧПУ или заменить существующий драйвер шагового двигателя в вашем ЧПУ, то это руководство поможет вам.

В идеале вам нужно, чтобы драйвер мог управлять вашим шаговым двигателем без чрезмерного нагрева или шума. Вы также не захотите покупать слишком дорогой шаговый драйвер, когда используете относительно небольшой шаговый двигатель.

Я написал это руководство после рассмотрения нескольких вариантов шагового драйвера и использования многих из них в своей личной мастерской.

Обратите внимание, что драйвер шагового двигателя также называется контроллером двигателя и используется в данном руководстве как синонимы.

Это руководство разделено на разделы, в которых я перехожу от шаговых драйверов с самыми низкими значениями пикового тока к самым высоким.

Чтобы максимально использовать этот обзор, вы должны знать либо максимальный номинальный ток на вашем шаговом двигателе, либо при каком токе вы планируете запускать двигатель в соответствии с требованиями к крутящему моменту и частоте вращения.

Мой лучший выбор — это драйвер шагового двигателя DM542T, который представляет собой мощный, но доступный шаговый драйвер, который подойдет практически для любого приложения ЧПУ.

Вот лучшие драйверы шагового двигателя, доступные сегодня для приложений ЧПУ:

Шаговый драйвер	Пиковый ток
1. Драйвер шагового двигателя A4988	1А (2А с охлаждением)
2. Драйвер шагового двигателя DRV8825	1,5 А (2,2 А с охлаждением)
3. Драйвер шагового двигателя DM542T	4,2 А
4. Драйвер шагового двигателя TB6600	4,0 А
5. Драйвер шагового двигателя DM556T	5.6 A
6. Драйвер шагового двигателя DM860T	7,2 А

Драйвер шагового двигателя A4988

Максимум. Текущий	1А (2А с охлаждением)
Шаговый двигатель	NEMA 14 (до 1А)
Источник питания	8-35В

Шаговый драйвер A4988 — один из самых популярных на рынке небольших шаговых драйверов с ЧПУ.

Этот шаговый драйвер можно найти во многих бюджетных контроллерах ЧПУ и настольных ЧПУ. Настольный CNC 3018 использует его в качестве шагового драйвера.

Код A4988 представляет собой номер модели шаговой ИС, произведенной Texas Instruments.

Эта ИС была впервые использована на коммутационной плате и преобразована в практически пригодный для использования шаговый драйвер компанией Pololu Robotics.

Позже его клонировали многие китайские производители, и в настоящее время он продается по очень доступной цене.

Вероятно, это самый дешевый вариант шагового драйвера.

A4988 может подавать ток 1 А на шаговый двигатель без радиатора. С дополнительным большим радиатором и принудительным воздушным охлаждением этот драйвер технически может обеспечивать ток до 2 А.

Однако, на самом деле, вам следует ожидать, что с этим драйвером на шаговый двигатель будет подаваться ток до 1 А, если вы не хотите рискнуть его поджарить.

Что это значит для шаговых двигателей? Это означает, что A4988 может очень хорошо работать с NEMA 14 с током менее 1 А.

Он также может работать с небольшими двигателями NEMA 17 с номинальным током до 1,5 А. Хотя не рекомендую. Как показывает практика, в идеале вам следует покупать шаговый привод с номинальным током, который в 1,4 раза превышает номинальный ток шагового двигателя.

Если вы не знаете, какие шаговые двигатели выбрать для своего ЧПУ, то это поможет вам — Шаговый двигатель для ЧПУ станка. Какой выбрать?

Этот драйвер используется во многих настольных ЧПУ и 3D-принтерах, поэтому он идеально подходит для такого приложения.

Обратите внимание, что вам нужен один драйвер A4988 для каждого шагового двигателя, который вы используете.

A4988 может делать микрошаги до 1/16 в пятиступенчатых режимах. Очень важно запускать этот шаговый двигатель в микрошаговом режиме, чтобы избежать проблем с резонансом.

Потенциометр в A4988 позволяет легко регулировать ток в соответствии с требованиями вашего шагового двигателя.

Для работы этого контроллера двигателя вам потребуется напряжение источника питания в диапазоне 8–35 В. Большинство людей устанавливают напряжение питания 24 В, чтобы обеспечить бесперебойную работу A4988.

В целом, это отличный стартерный шаговый драйвер, который стоит шокирующе недорого.

Драйвер шагового двигателя DRV8825

Максимум. Текущий	1,5 А (2,2 А с охлаждением)
Шаговый двигатель	NEMA 14 и 17 (до 1.5A)
Источник питания	8-45В

Драйвер шагового двигателя DRV8825 — еще один небольшой драйвер ЧПУ, который очень популярен в небольших приложениях ЧПУ.

DRV8825 также представляет собой шаговую ИС, произведенную Texas Instruments. Pololu Robotics впервые разместила его на коммутационной доске.

Вы всегда можете купить оригинальный Pololu DRV8825, хотя вам придется заплатить примерно в 5 раз больше за почти незначительное повышение производительности.

Этот драйвер можно назвать обновленной версией драйвера A4988.

Он может выдерживать ток 1,5 А без какого-либо охлаждения и 2,2 А с принудительным воздушным охлаждением и теплоотводом, что является обновлением по сравнению с током 1 А без охлаждения в A4988.

Этот контроллер двигателя с ЧПУ может достаточно хорошо управлять двигателем NEMA 17 на 1,5 А и, очевидно, любым шаговым двигателем меньшего размера.

В то время как A4988 может делать до 1/16 микрошага, DRV8825 может делать до 1/32 микрошага, делая движение двигателя более плавным.

DRV8825 поставляется с алюминиевым радиатором.

DRV8825 — это замена драйверов A4988 в любой системе ЧПУ. Это потому, что они имеют одинаковый размер, распиновку и интерфейс.

Регулировка тока от драйвера в DRV8825 очень похожа на таковую в A4988, путем регулировки потенциометра.

Напряжение питания DRV8825 находится в диапазоне 8-45 В, что является повышением верхнего предела напряжения 35 В для драйвера A4988.

В целом это обновленный шаговый драйвер A4988, который, как ни странно, стоит почти столько же. Если у вас нет особых причин для приобретения A4988, используйте драйвер шагового двигателя DRV8825.

Драйвер шагового двигателя DM542T

Максимум. Текущий	4,2 А
Шаговый двигатель	NEMA 14,17,23,24 (до 4.2A)
Источник питания	8-45В

DM542T — мой личный фаворит и тот, который я чаще всего использую для своих DIY-приложений с ЧПУ.

Этот шаговый драйвер может приводить в действие почти любой двигатель NEMA 17 и NEMA 23, за исключением, вероятно, NEMA 23 с высоким крутящим моментом с током 4,2 А.

Этот драйвер шагового двигателя — отличный выбор почти для любого другого шагового двигателя в ЧПУ. Я говорю это потому, что NEMA 34 очень редко встречается в ЧПУ.

Это делает драйвер отличным выбором практически для любого проекта DIY с ЧПУ на основе GRBL, включая большие рамы 8 ‘x 4’.

Если вам нужно выбрать контроллер на основе GRBL, который вам нужен для вашего ЧПУ, то это руководство, которое я написал, вероятно, вам поможет — Контроллеры GRBL для ЧПУ для любителей.

Этот контроллер мотора известен своей высокой надежностью и долгим сроком службы. Благодаря микросхеме DM542T, этот продукт отличается высочайшим качеством. Теплоотвод и охлаждение этого мотора превосходны. Это очень тихий драйвер, он не напрягается даже при 4А.

Одной из приятных особенностей этого двигателя является отличная система плавного пуска. Шаговые двигатели без этого потребляют большой ток, когда они изначально запитаны.

Это вызывает резкий скачок в двигателе и значительно сокращает срок его службы.

DM542T смягчает это, регулируя ток и позволяя крутящему моменту увеличиваться постепенно.

Функция антирезонанса DM542T работает так, как рекламируется, и это позволяет избежать любой вибрации и шума в средних диапазонах (в усилителях).

Кроме того, шаговые двигатели обычно нагреваются, когда они не вращаются при подключении к источнику питания.

DM542T имеет функцию уменьшения тока холостого хода, при которой ток падает до половины значения оборотов.

DM542T предлагает микрошаги до 1/128. Но что действительно приятно, так это микрошаговое управление.

Вы можете использовать DIP-переключатели в шаговом двигателе, чтобы легко установить число микрошага из 15 предустановленных режимов (1/2, 1/4,… и так далее до 1/128).

В отличие от предыдущих драйверов шагового двигателя в этом списке, вам не нужно поворачивать потенциометр для регулировки тока.

Подобно микрошаговому управлению, вы можете использовать DIP-переключатели для установки тока из 8 выбираемых пиковых токов (1,00 A, 1,46 A, 1,91 A, 2,37 A, 2,84 A, 3,31 A, 3,76 A, 4,20 A).

Для запуска этого шагового драйвера вам необходимо подать входное напряжение 20-50 В постоянного тока. На всякий случай безопаснее поддерживать верхний предел напряжения питания 45 В постоянного тока.

Как и в случае с большинством шаговых двигателей, при увеличении напряжения питания вы получите более высокий крутящий момент даже при более высоких оборотах.

В целом, это, вероятно, лучший драйвер двигателя 24 В в этом списке.

Обратите внимание, что для запуска 3 двигателей вам потребуется три шаговых драйвера.

Вы не можете запустить несколько двигателей от одного шагового драйвера, так как это одноосные шаговые драйверы.

В последнее время я начал чаще использовать драйвер DM556 это более распространённый, улучшенный аналог DM542T, к сожалению он немного дороже

Драйвер шагового двигателя TB6600

Максимум. Текущий	4А
Шаговый двигатель	NEMA 14,17,23 (до 4A)
Источник питания	9-42В

Драйвер TB6600 — очень популярный драйвер, который чаще всего используется для питания двигателей NEMA 17 и NEMA 23.

Шаговая ИС этого драйвера производится Toshiba. Если быть очень точным, использованный шаговый двигатель — TB67S109A, а не TB6600.

Но по характеристикам аналогичен TB6600.

Он имеет семь предустановленных выходных токов (0,5 А / 1,0 А / 1,5 А / 2,0 А / 2,5 А / 2,8 А / 3,0 А / 3,5 А), которыми можно управлять с помощью шестизначного DIP-переключателя на драйвере.

Максимальный выходной ток, который можно установить с помощью DIP-переключателей, составляет 3,5 А, что ниже теоретического максимального тока 4 А.

На мой взгляд, этот драйвер может хорошо работать, если ваши требования до 3А. Кроме того, он шумит и нагревается.

Как и другие драйверы шагового двигателя для станков с ЧПУ в этом диапазоне, он имеет встроенные функции защиты от перегрузки по току и температуры.

Этот шаговый двигатель имеет пять предустановленных режимов микрошага (1/1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16, 1/32), которыми можно управлять с помощью DIP-переключателей.

Источник питания, который можно использовать для запуска этого шагового двигателя, составляет 9–42 В с рекомендуемым напряжением 12–30 В.

На всякий случай лучше не превышать 30 Вольт.

Большинство пользователей используют этот шаговый двигатель при напряжении 24 В, поскольку они получают нужные обороты и крутящий момент при этом напряжении питания.

По словам производителя, этот шаговый двигатель идеально подходит для достижения целевого крутящего момента 255 унций на дюйм или ниже.

Что мне показалось наиболее интересным в этом шаговом двигателе, так это то, что он предлагает ток не менее 3 А без шума, почти вдвое дешевле, чем DM542T.

Помните, что с этим контроллером мотора или DM542T вам понадобится три таких контроллера для работы трехосного ЧПУ.

Если ваш бюджет ограничен, а требования к току шагового двигателя ниже 3А, я предлагаю вам получить это. В противном случае я предлагаю вам выбрать DM542T или DM556 — улучшенный аналог DM542T.

Драйвер шагового двигателя DM556T

Максимум. Текущий	5,6 А
Шаговый двигатель	NEMA 17,23,24,34 (до 5.6A)
Источник питания	18-50 В постоянного тока

Этот шаговый драйвер работает на микросхеме DM556T. Этот драйвер аналогичен интерфейсу DM542T. Однако он может выдерживать пиковый ток 5,6 А.

Это делает этот шаговый двигатель идеальным даже для двигателей NEMA 23 с высоким крутящим моментом (4,2 А) и удерживающим моментом 425 унций на дюйм.

Этот шаговый драйвер подходит практически для всех проектов с ЧПУ, включая большие фрезерные станки с ЧПУ 8 ‘x 4’.

Единственное, что он не может работать, это, вероятно, NEMA 34 с током 6 А и удерживающим моментом более 1000 унций.

Если это ваше требование, я предлагаю вам взглянуть на следующий драйвер шагового двигателя в этом списке.

DM556T обладает отличными антирезонансными характеристиками для обеспечения плавного движения и бесшумной работы.

Подобно DM542T, он имеет DIP-переключатели для выбора из 16 предустановленных разрешений микрошага (до 1/125).

Кроме того, он имеет еще один набор DIP-переключателей, которые вы можете включать и выключать для выбора из 8 предустановленных настроек выходного тока (1,8 А, 2,1 А, 2,7 А, 3,2 А, 3,8 А, 4,3 А, 4,9 А, 5,6 А).

У него есть функция определения тока холостого хода, с помощью которой он вдвое уменьшает выходной ток, если двигатель не работает.

Этот шаговый двигатель почти всегда работает при температуре ниже 60 ° C из-за превосходной технологии теплоотвода в этом драйвере.

Рекомендуемое входное напряжение для этого шагового драйвера составляет 20-50 В постоянного тока.

Я обнаружил, что документация по этому шаговому драйверу достаточно хороша для новичков.

Этот драйвер стоит немного больше, чем DM542T, и отлично подходит для любого ЧПУ с шаговыми двигателями вплоть до NEMA 24.

Драйвер шагового двигателя DM860T

Максимум. Текущий	7,2 А
Шаговый двигатель	NEMA 17,23,24,34 (до 7.2A)
Источник питания	18-50 В постоянного тока

Этот шаговый драйвер действительно является гигантским шаговым драйвером в этом списке с точки зрения номинального тока.

Благодаря микросхеме шагового двигателя DM860T этот драйвер может обрабатывать до 7,2 А.

Редко вам это понадобится на станке с ЧПУ DIY, потому что такие усилители требуются только шаговыми двигателями NEMA 34, а они редко встречаются на станках с ЧПУ DIY.

Однако есть некоторые доступные ЧПУ, в которых используются двигатели NEMA 34 (например, ЧПУ) для дополнительной мощности резания во время тяжелых производственных работ.

Вы также найдете эти тяжелые двигатели на оси Z тяжелых настольных фрезеров и некоторых токарных станков.

В этом шаговом драйвере есть несколько мощных антирезонансных функций, которые позволяют ему работать через такие большие двигатели и высокие крутящие моменты.

DM860T имеет 8-битную систему DIP-переключателей для управления разрешением микрошага и пиковым током.

Вы можете выбрать из шестнадцати предустановленных разрешений микрошага (до 1/256).

Подобно другим драйверам, вы можете использовать DIP-переключатель для выбора из восьми предустановленных пиковых токов (2,40 А, 3,08 А, 3,77 А, 4,45 А, 5,14 А, 5,83 А, 6,52 А, 7,20 А).

При пиковых токах, предлагаемых этим драйвером, и тяжелых двигателях NEMA 34, которые работают на нем, вам понадобится мощный источник питания.

Понятно, что DM860T работает как от источников питания переменного, так и от постоянного тока. Вы можете использовать источники питания в диапазоне 18–80 В переменного тока или 36–110 В постоянного тока для работы этого шагового устройства.

В целом, это мощный драйвер шагового двигателя, который вы должны получить, если у вас высокие требования к току. Есть несколько других брендов, которые предлагают такую ​​мощность, однако они намного дороже.

Ближайшим аналогом DM860T является шаговый драйвер DM870, который почти так же хорош.

Руководство покупателя: что следует учитывать перед выбором шагового драйвера для вашего ЧПУ

• Сначала выберите свой шаговый двигатель: не выбирайте шаговый драйвер, пока не решите, какие шаговые двигатели вы будете использовать.
• Пиковый ток шаговых двигателей: это основное значение, которое определяет ваш драйвер. В идеале следует приобрести шаговый драйвер с максимальным номинальным током, который в 1,4 раза больше, чем у шагового двигателя. Если это не вариант, убедитесь, что ток вашего драйвера как минимум такой же, как у двигателя, чтобы получить максимальный крутящий момент.
• Источник питания: получите надежный источник питания с номинальным напряжением, соответствующим вашему шаговому драйверу, для максимальной производительности. Для получения высоких крутящих моментов на высоких оборотах необходимо значительно повысить напряжение.
• Количество драйверов: количество необходимых шаговых драйверов совпадает с количеством шаговых двигателей, которые вы планируете использовать.
• Резонанс и шум: при увеличении тока ненадежные шаговые драйверы приводят к шуму и вибрации. Вот почему так важен антирезонанс.