# 스테퍼 모터 보정 및 펌웨어의 밀리미터당 스텝 수 구성 안내
소비자 및 전문가용 3D 프린터에서 정밀한 모션 제어는 스테퍼 모터, 스테퍼 드라이버 및 선형 전달 메커니즘에 의존합니다. 스테퍼 모터는 연속적으로 회전하지 않고 전체 회전을 일정한 개수의 개별 스텝으로 나눕니다. 3D 프린터 컨트롤러 보드가 프린트 헤드나 프린트 베드를 정확한 거리만큼 이동시키려면 펌웨어가 1단위의 선형 거리(밀리미터 또는 인치)에 해당하는 모터 스텝 수(마이크로스텝 포함)를 정확히 알고 있어야 합니다. 이 값을 mm당 스텝 수 또는 인치당 스텝 수라고 하며 Marlin, Klipper 또는 RepRapFirmware와 같은 펌웨어 구성에 저장되는 중요한 설정입니다.이 구성이 약간이라도 잘못되면 3D 프린터의 물리적 움직임이 슬라이서 소프트웨어에서 생성된 디지털 명령과 일치하지 않습니다. 이러한 불일치는 인쇄된 물체의 치수 부정확성으로 이어져 부품이 의도한 것보다 크거나 작아지고, 구멍이 정렬되지 않으며, 여러 부품 조립이 제대로 맞지 않습니다. 물리적 구성 요소, 드라이버 특성 및 전달 비율을 이해하면 작업자가 기계적 오류를 유발하는 시행착오 교정 방법에 의존하지 않고 수학적으로 완벽한 값을 계산할 수 있습니다.# 스테퍼 모터 사양과 기계적 특성 비교
3D 프린팅에서 가장 일반적으로 사용되는 스테퍼 모터는 NEMA 17 폼 팩터의 하이브리드 스테퍼 모터입니다. 이러한 모터는 일반적으로 스텝당 1.8도와 스텝당 0.9도의 두 가지 스텝 각도 변형으로 제공됩니다. 1.8도 스테퍼 모터는 완전한 360도 회전을 완료하는 데 200개의 풀 스텝이 필요합니다. 0.9도 스테퍼 모터는 동일한 회전을 완료하는 데 400개의 풀 스텝이 필요합니다. 이러한 사양 중 선택은 프린팅 시스템의 위치 정밀도, 최대 토크 및 작동 소음에 영향을 미칩니다.1.8도 스테퍼 모터
대부분의 상용 3D 프린터의 표준 모터 옵션. 높은 속도에서 견고한 토크를 제공하며 경제적입니다.
- 회전당 200 풀 스텝
- 높은 속도 토크 유지
- 낮은 전기 인덕턴스 요구 사항
- 일반 FDM 응용에 충분한 해상도
0.9도 스테퍼 모터
미세 디테일 프린터 및 고해상도 압출기 시스템에 인기 있는 고정밀 모터 옵션.
- 회전당 400 풀 스텝
- 마이크로스테핑 전 기계적 해상도 2배
- 위치 오류 감소 및 낮은 공진 진동
- 고속에서 역기전력이 높아 토크 한계 감소
# 스테퍼 모터 및 드라이버 용어 용어집
- 스텝 각도
- 단일 풀 스텝 코일 여기 시퀀스가 발생할 때 모터 샤프트의 각도 회전. 일반적으로 1.8도 또는 0.9도.
- 마이크로스테핑
- 모터 위상 간 전류를 균형 조정하여 단일 풀 스텝을 더 작은 서브스텝으로 나누고, 모션을 부드럽게 하며 진동을 줄이는 드라이버 제어 방식.
- 벨트 피치
- 동기 타이밍 벨트의 인접한 두 톱니 중심 사이의 거리. 3D 프린팅에 사용되는 GT2 벨트의 경우 일반적으로 2.0밀리미터입니다.
- 리드 스크류 리드
- 스크류 샤프트의 완전한 360도 회전 중에 너트가 리드 스크류를 따라 이동하는 선형 거리.
- 홀딩 토크
- 정격 전류가 코일에 인가될 때 모터가 고정 샤프트에 가할 수 있는 최대 토크량.
- 역기전력(Back-EMF)
- 자기장 내에서 모터 코일의 회전에 의해 발생하는 전압으로, 공급 전압에 대항하여 최대 속도와 토크를 제한합니다.
# 타이밍 벨트의 밀리미터당 스텝 수 계산
카테시안, CoreXY 및 델타 3D 프린터의 수평 모션 축(일반적으로 X 및 Y)은 동기 타이밍 벨트를 사용하여 스테퍼 모터의 회전 운동을 선형 운동으로 변환합니다. 기계적 계산은 벨트 피치와 모터 샤프트에 부착된 구동 풀리의 톱니 수에 전적으로 의존합니다. 벨트 톱니 프로파일이 풀리 톱니 프로파일과 일치해야 백래시와 슬립을 방지할 수 있습니다.| 풀리 크기 | 벨트 유형 | 벨트 피치 | 스텝/회전(1.8도, 16배) | mm당 스텝(미터법) | 인치당 스텝(야드파운드법) |
|---|---|---|---|---|---|
| 16톱니 | GT2 | 2.0mm | 3200 | 100.00 스텝/mm | 2540.00 스텝/in |
| 20톱니 | GT2 | 2.0mm | 3200 | 80.00 스텝/mm | 2032.00 스텝/in |
| 32톱니 | GT2 | 2.0mm | 3200 | 50.00 스텝/mm | 1270.00 스텝/in |
| 20톱니 | GT3 | 3.0mm | 3200 | 53.33 스텝/mm | 1354.67 스텝/in |
| 16톱니(0.9도) | GT2 | 2.0mm | 6400 | 200.00 스텝/mm | 5080.00 스텝/in |
| 20톱니(0.9도) | GT2 | 2.0mm | 6400 | 160.00 스텝/mm | 4064.00 스텝/in |
풀리 선택을 위한 실용적인 설계 선택
20톱니 풀리 대신 16톱니 풀리를 선택하면 기계적 해상도가 25% 증가하고 캐리지에 가해지는 선형 힘이 증가합니다. 그러나 더 작은 풀리는 타이밍 벨트를 더 좁은 반경으로 구부러지게 하여 시간이 지남에 따라 벨트 마모가 증가하고 더 높은 진동 주파수가 발생할 수 있습니다. 표준 빌드의 경우 20톱니 풀리는 벨트 수명과 해상도 간의 균형 잡힌 절충안입니다.# 마이크로스테핑의 현실: 토크 손실과 보간 솔루션
많은 작업자가 드라이버 마이크로스테핑 해상도를 64, 128 또는 256과 같은 높은 값으로 높이면 3D 프린터의 정밀도가 무한정 확장될 것이라고 믿습니다. 이것은 흔한 오해입니다. 실제로 마이크로스테핑 분할이 증가함에 따라 마이크로스텝 간의 증분 토크는 급격히 떨어집니다. 전류는 사인 및 코사인 곡선으로 분할되어 모토기만 샤프트를 물리적 극 사이에 위치시킵니다. 축의 외부 마찰 또는 하중이 마이크로스텝의 증분 토크를 초과하면 여러 마이크로스텝 펄스가 축적될 때까지 모터 샤프트가 움직이지 않습니다.이론 대 물리적 마이크로스테핑 토크 제한
16 마이크로스텝에서 마이크로스텝당 증분 토크는 모터 홀딩 토크의 약 9.8%입니다. 256 마이크로스텝에서 증분 토크는 홀딩 토크의 0.6%로 떨어집니다. 작은 기계적 결합, 벨트 장력 불균형 또는 캐리지 마찰은 1/256 스텝의 물리적 움직임을 쉽게 방지하므로, 높은 네이티브 마이크로스테핑이 실제 위치 정밀을 보장하지 않는다는 것을 의미합니다.
TRINAMIC 드라이버 보간 기능
TMC2208, TMC2209 및 TMC5160과 같은 최신 스테퍼 드라이버는 신뢰할 수 있는 16 마이크로스텝 해상도로 스텝 명령을 수신하고 코일 전류 변경을 실행하기 전에 해당 스텝을 내부적으로 256 마이크로스텝으로 보간하여 이 문제를 해결합니다. 이는 16 마이크로스텝 구성의 신뢰할 수 있는 홀딩 토크와 감소된 컨트롤러 처리 오버헤드를 유지하면서 256 마이크로스텝의 부드럽고 조용한 작동을 제공합니다. 펌웨어에서 구성을 16 마이크로스텝으로 유지하고 드라이버가 내부 보간을 처리하도록 하십시오.
# Z축 리드 스크류 및 로드의 밀리미터당 스텝 수 계산
대부분의 데스크탑 3D 프린터의 수직 Z축은 리드 스크류 또는 나사봉을 사용합니다. 리드 스크류는 동력 전달용으로 설계되었으며 백래시를 최소화하는 정밀 연삭 나사산 프로파일을 가지고 있습니다. 리드 스크류의 mm당 스텝 수를 계산할 때 나사산 피치와 리드를 혼동해서는 안 됩니다. 리드는 스크류의 완전한 360도 회전 중 리드 스크류 너트가 이동하는 실제 선형 거리입니다. 리드는 나사산 피치에 나사산 시작 수를 곱하여 계산됩니다.- 단일 시작 리드 스크류: 피치 2mm, 시작 수 1. 리드는 회전당 2mm.
- 이중 시작 리드 스크류: 피치 2mm, 시작 수 2. 리드는 회전당 4mm.
- 사중 시작 리드 스크류(일반적인 T8x8): 피치 2mm, 시작 수 4. 리드는 회전당 8mm.
- 표준 미터법 나사봉(예: M8): 단일 시작. 리드는 표준 미터법 피치인 회전당 1.25mm와 동일.
# 드라이버 및 모터 통합을 위한 주요 단계 요약
프린터 펌웨어를 구성하기 위한 실행 가능한 단계
제조업체 데이터시트에서 모터 스텝 각도를 확인합니다(일반적으로 1.8mm 또는 0.9도).
물리적 점퍼 또는 소프트웨어 UART 명령을 통해 구성된 드라이버 마이크로스테핑 설정을 확인합니다(16 권장).
벨트 피치를 측정하거나 확인하고 벨트 축의 풀리 톱니 수를 셉니다.
Z축의 리드 스크류 리드(피치 곱하기 시작 수)를 확인합니다.
이러한 매개변수를 계산기에 입력하여 정확한 스텝/mm 또는 스텝/인치 구성 값을 얻습니다.
계산된 값을 펌웨어 구성 파일에 작성하거나 M92와 같은 터미널 명령을 사용하여 저장합니다.