RepRap_Prusa i3_3D打印機步進電機參數計算

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3D打印機的調試中，最重要的就是步進電機參數的設置，這個設置涉及到打印機的精度，甚至是能否成功的關鍵點。之前整理過一份RepRap Prusa i3 3D打印機自己組裝diy的圖文教程，但是由於各種原因3D打印機的配置參數方法一直沒有整理。今天給大家講講如何調試Prusa i3 3D打印機的步進電機參數。

跟著我的教程一起組裝打印機的小夥伴都知道，Prusa i3一共使用了5個打印機（x軸、y軸、e軸各1個，z軸2個），其中x軸和y軸使用同步帶驅動，z軸使用絲杆驅動，e軸使用齒輪驅動，今天主要介紹這三種驅動方式的設置方法。

1、同步帶驅動

同步帶驅動的關鍵部分是3個，步進電機、同步輪和同步帶，其原理是：同步輪通過螺絲固定在步進電機的輸出軸上，然後把同步帶放在同步輪的槽內，電機轉動帶動同步輪轉動，同步輪在通過齒輪上的齒帶動同步帶一起轉動。

計算同步帶的分辨率需要準備一些必要參數。

1）步進電機的步距角

步進電機的旋轉是靠脈動信號來驅動的，當步進驅動器接收到一個脈衝信號，步進電機的軸就會轉動一個固定的角度，這個轉動的角度，就叫“步距角”。最常見的有三種步距角：0.9°，1.8°和7.5°。這三種步距角，也就對應了步進電機每旋轉一周（360°），需要的脈衝信號個數為400個、200個以及48個。這個參數是步進電機的內部物理參數，購買步進電機時一定要確認清楚。

2）步進電機驅動板細分

與脈衝信號相關的另一個參數是步進細分數，這個參數取決於使用的電機驅動板，驅動電路的主芯片，通常具有驅動細分功能，常見的有1/2、1/4、1/16等，如果是1/16細分代表的含義就是原來一個脈衝可以控製電機轉動一個步距角，現在需要16個脈衝電機才能轉動一個步距角，如果點擊的步距角是1.8°，那麼電機旋轉一周就需要200*16（3200）個脈衝信號。我是用的Ramps1.4的板子，使用的A4988電機驅動器，如果每個驅動板下邊的3個跳線帽都插了，那麼就是16細分。跳線帽在下圖中用藍色標出了。

3）同步輪齒數和同步帶型號

齒輪數很簡單了，自己數一數就知道了，prusa i3上對這個型號沒有嚴格要求，而且賣家的也有可能是定製過的，常見的同步輪從十幾齒到三十幾齒都能在市麵上買到，所以一定要數。另外，同步輪還有另外一個參數，就是支持的同步帶的型號，例如我之前教程裏用的就是GT2，代表同步帶上兩個齒輪間的節距是2mm,。

有了參數，計算就很簡單了，假如步進電機旋轉一周需要3200個脈衝信號，同步輪有15個齒，同步帶型號是GT2，也就是節距2mm的同步帶，那麼步進電機旋轉一周，會帶動同步輪旋轉一周，也就是前進15個齒的距離，對應到同步帶上，就是前進30mm的距離（15×2）。在這種情況下，同步帶帶動打印頭或者熱床前進1mm，需要的脈衝信號為3200÷30=106.67個。

如果覺得計算麻煩也可以使用官方的計算器： prusa i3計算器

2、絲杆驅動

prusa i3的z軸是使用絲杆來傳動，絲杆的優勢是精度高，傳動效率高，缺點是速度慢，接觸過3D打印機的都知道，頻繁移動的是x和y軸，z軸隻是再打印完一層以後才會升高一層，所以不需要很高的速度。

同樣絲杆驅動也需要幾個參數

1）步進電機的步距腳

前邊已經介紹過如何獲取，這裏不在重複

2）步進電機驅動板細分

前邊已經介紹過如何獲取，這裏不在重複

3）絲杆螺距

絲杆中有幾個重要參數，分別是邏距（P），導程（L），頭數（n）。

螺距就是相鄰兩個螺線的距離，導程是指絲杆旋轉360度，絲杆上的T型螺母移動的距離，頭數是絲杆上螺線的數量（下圖中用不同的顏色表示出不同的螺線）。

查看螺線的條數大家可以看絲杆的頭部，有幾個絲口入點就有幾根，螺距可以在絲杆上塗一點墨水，然後再紙上滾一下，直接測量紙上的距離就可以了。

給各位小夥伴舉個例子，比如用1/16驅動細分的電機驅動板來去哦的那個步距角為1.8°的步進電機，這時步進電機旋轉一周就需要3200個脈衝信號。步進電機以一個4頭螺距2mm的絲杆為軸（導程為8mm），因此Z軸上升或者下降1毫米，需要3200÷8=400個脈衝信號。

同樣可以使用計算器來計算：

LeadScrew pitch填寫我們測出來的螺距P，Gear ratio填寫n:1（圖中是另外一種計算方法，小夥伴們可以想想為什麼）

3、齒輪驅動

3D打印機的送料是通過齒輪與料緊緊的擠在一起，產生很大的摩擦力，通過齒輪轉動，推動料向下或者向上。所以齒輪驅動的原理就很簡單了，齒輪上一個點旋轉一周產生的距離就是料移動的長度，就等於齒輪的周長。

一般我們MK8上用的齒輪直徑是11cm，所以齒輪旋轉一周的周長就是3.14*11=34.54mm

建議大家還是測一下齒輪的直徑，可以用尺子，也可以用線在齒輪上繞一周，記錄下位置，然後測線的長度。

同樣還是舉個栗子：用1/16驅動細分的電機驅動板來去哦的那個步距角為1.8°的步進電機，這時步進電機旋轉一周就需要3200個脈衝信號，電機旋轉一周通過齒輪推動料移動34.54mm，料移動1mm需要3200/34.54=92.64個脈衝。

這個這麼簡單，應該不需要計算器了。

大家學會了電機參數的計算，接下來給小夥伴們一個傳送門：

prusa i3 3D打印機 Marlin（馬林）固件配置