Motores paso a paso en impresión 3D (III): Calibración de corriente

 
Hoy damos por terminada nuestra serie sobre motores en impresión 3D con esta tercera entrega, en la cual hablaremos de cómo ajustar correctamente la corriente que les vamos a entregar desde el driver.

Recordamos que en la primera entrega hablamos de unas nociones básicas de teoría sobre los motores y drivers más utilizados, mientras que en la segunda dimos unos criterios de selección de motores y drivers para impresoras 3D de tecnología FFF.

Recomendamos la lectura de las dos entradas anteriores, puesto que numerosos conceptos explicados anteriormente se darán por sabidos aquí.

¿Por qué ajustar la corriente?

Ya vimos en anteriores entregas que la fuerza (realmente, el par motor) que va a ejercer un motor depende directamente de la corriente que circula por él. Más corriente = más fuerza. Pero también, nuestros drivers tienen un valor máximo de corriente que pueden entregar con seguridad.

El valor óptimo de corriente al que debemos regular los drivers estará comprendido entre ambos valores. Lo representamos en esta “Regla de oro”:

Figura 1: “Regla de oro” de la calibración de corriente

¿Cuál es la corriente que hace que mi motor tenga suficiente fuerza?

Una respuesta 100% exacta a esta pregunta requeriría de una gran cantidad de factores a considerar, además de definir el concepto de “suficiente fuerza”. Así que continuaremos los consejos que dimos en la entrada anterior para la selección de motores, y supondremos que ya tenemos elegidos unos motores adecuados (con suficiente par motor).

Dado que los valores de par motor (por ejemplo: 40N·cm) que entregan los fabricantes de motores se refieren a su funcionamiento a la corriente nominal (por ejemplo: 1,8A), dichos valores de par motor disminuirán si los calibramos a una corriente inferior.

Sin embargo, los consejos para selección de motores de la entrada anterior están ya dados con esta disminución de fuerza en mente, por lo que no será necesario que nuestro motor ya elegido lo calibremos a una corriente tan alta como la nominal, evitando que el driver sufra.

Entonces, ¿a qué corriente calibro mi motor?

Como regla general (tras seguir nuestros consejos de elección de motores), calibraremos los motores a una corriente mínima del 60-70% de su corriente nominal. Por ejemplo, un motor de 1,7A de corriente nominal lo calibraremos a una corriente de 1-1,2A, un valor nada elevado y perfectamente tolerable por la mayoría de los drivers disponibles.

Bien, ya tengo elegida la corriente adecuada. ¿Cómo calibro mi driver a esa corriente?

Todos los drivers compatibles con el zócalo de 2×8 pines que vimos en la anterior entrega se calibran midiendo y ajustando el voltaje en un punto determinado de la placa electrónica. Así que necesitamos tener una conversión voltaje medido – corriente a la que calibramos.

Esta conversión se da mediante una fórmula muy simple que, sin embargo, es distinta para los diferentes drivers. Así que, a continuación, daremos una tabla para identificar nuestro driver entre una serie de modelos y poder descubrir nuestra fórmula voltaje-corriente adecuada.

Cómo diferenciar los distintos drivers  (El color de la placa NO es distintivo)	Nombre del driver	Basado en el chip	Fórmula voltaje (V)-corriente (A)
Dos resistencias verdes en vertical	Pololu A4988	Allegro A4988	A = 2,5 x V
Dos resistencias negras en horizontal	Stepstick	Allegro A4988	A = 1,25 x V
Chip en horizontal	Pololu DRV8825	TI DRV8825	A = 2 x V
Chip en vertical y en la parte inferior del driver	CoolDRV RRD	TI DRV8825	A = 4 x V

Figura 2: Tabla de identificación de drivers

Ya tengo mi valor adecuado de corriente, y su conversión a voltaje mediante la fórmula correcta para mi driver, ¿ahora qué?

A continuación realizaremos la calibración real. Necesitaremos un polímetro y un destornillador de estrella.

Antes hemos comentado que íbamos a medir y ajustar el voltaje en un punto determinado. Pues bien, ese punto es el potenciómetro metálico que poseen los drivers, señalado en la imagen inferior para algunos de ellos.

Figura 3: Diferentes drivers con el potenciómetro señalado

Ese potenciómetro servirá tanto de punto de medida como de ajuste, al girarlo.

Vamos a seguir una serie de pasos:

1. Coloque el polímetro en el modo de medir voltaje, en el rango de hasta 2 voltios.
2. Coloque la punta roja del polímetro tocando el pequeño potenciómetro metálico del driver, y la punta negra del polímetro en un pin de tierra, como por ejemplo el de alimentación negativo. En la siguiente fotografía puede observarse un ejemplo en la placa RAMPS de la DIMA LT:

Figura 4: Puntos de medida de voltaje con el polímetro

3. Gire cada uno de los potenciómetros con el tornillo mientras sigue midiendo el valor de voltaje que aparece. Debe girarlo hasta que aparezca el valor de voltaje que ha calculado anteriormente.
4. Posteriormente, asegúrese de que cada driver tiene un disipador colocado si se dispone de él, ya que ayudará a su refrigeración y le permitirá trabajar a alta corriente sin apagarse por exceso de temperatura.

Figura 5: Driver con el disipador colocado

De esa manera, tras repetir el proceso en el resto de drivers, ya tendremos todos calibrados correctamente. Es muy recomendable tener un ventilador refrigerando directamente la placa electrónica, encima de los drivers con su disipador colocado, ya que nos permite explotar mejor las capacidades de alta corriente de ellos sin problemas de temperatura.

Esperamos que os haya gustado esta serie de entradas. No dudéis en difundirlas y en escribir cualquier comentario o pregunta aquí debajo.

¡Hasta la próxima!