Cálculo de VREF para Motores Paso a Paso de Impresora 3D: Guía Paso a Paso

Los entusiastas de la impresión 3D a menudo encuentran este tema bastante técnico de entender.

Sin embargo, el artículo te lleva a través de cómo calcular VREF. Primero, necesitas entender qué hace un motor paso a paso en una impresora 3D.

Igualmente, querrás apreciar cómo funciona el motor paso a paso, la velocidad de referencia de voltaje y el valor de ajuste ideal.

Motor Paso a Paso (Stepper Motor)

Los motores paso a paso son críticos en variedad de aplicaciones en distintas industrias. Notablemente, impresoras 3D, escáneres, discos flexibles, industria aeronáutica, entre otros, son aplicaciones primarias.

En impresión 3D, los motores paso a paso son útiles en partes móviles. El conjunto del extrusor usa motores paso a paso para arrastrar plástico al extrusor.

Además, el extrusor o la placa de construcción deben moverse entlang de ejes X-Y y Z durante la impresión. Es el motor paso a paso el que permite estos movimientos.

Más significativamente, estos motores requieren fuente de alimentación. VREF significa referencia de voltaje (voltage reference).

Por tanto, necesitas familiarizarte con la fórmula de cálculo de VREF para asegurar ajustes correctos para funcionalidad óptima.

¿Qué es VREF en Impresora 3D?

Configuración de Aterrizaje (Contexto Aeronáutico)

Los pilotos consideran VREF como la velocidad de la aeronave en configuración de aterrizaje, más al descender 50 pies buscando distancia de aterrizaje. Sin embargo, en impresión 3D, VREF se refiere a la velocidad de referencia de voltaje requerida para el correcto funcionamiento de los drivers de motor paso a paso.

Otra forma: VREF es la cantidad de energía que liberan los drivers del motor paso a paso, el voltaje o corriente requerida para alimentar la velocidad del motor.

También puede verse como las calibraciones realizadas en los drivers.

¿Qué es la Velocidad VREF?

En la industria de impresión 3D, VREF se refiere a obtener voltaje de referencia para los drivers de motor paso a paso.

¿Por Qué es Importante?

En aviación, VREF es la velocidad de referencia calculada para el rendimiento de aproximación final.

Velocidad de Pérdida (Stall Speed)

El manual de operación define VREF requerido como 1.3 x velocidad de pérdida con configuraciones de aterrizaje seleccionadas.

La guía de prueba de vuelo CPL da fórmula: 1.3 VSO KCA (Peso Máximo) x Raíz cuadrada (Peso Aterrizaje / Peso Bruto).

Si el piloto calcula VREF correcto, cumple umbral de pista para aterrizaje seguro.

¿Cómo Ajustas un VREF de Motor Paso a Paso?

Ajustar la corriente del driver sigue siendo tarea simple. Usa multímetro en ajuste voltaje DC. Primero, localiza posición del potenciómetro. Luego, ajusta VREF girando potenciómetro con destornillador plano pequeño.

• Gira en sentido horario para aumentar valor VREF.
• Gira en sentido antihorario para bajar corriente.

Importante: gira con cuidado; puedes dañar terminales si haces corto con destornillador. Algunos drivers tienen posición fija (máx. 270°). Otros giran sin límites, volviendo a cero tras 100%. No forces si se detiene.

Si giras y no se mueve, busca causa. Si es sobrecalentamiento, no oirás sonido. Si es alimentación insuficiente, oirás rechinidos y golpeteos audibles.

Si saltas pasos acelerando motor demasiado rápido o mal configuras extrusores, oirás "zumbido" durante movimientos de retracción.

¿Por Qué es Importante VREF?

VREF es vital para operaciones eficientes de motor/driver, medido en voltaje. Regula la potencia que llega al driver.

• Potencia insuficiente → driver salta pasos → máquina menos efectiva, precisión reducida → cambios de capa visibles en impresiones.
• Corriente excesiva → sobrecalentamiento → motores/drivers propensos a daño, especialmente en uso prolongado.

Varios drivers tienen diferentes potencias máximas. Superar ratings máximos causa sobrecalentamiento → daño a motor y driver.

Además, el ajuste correcto de VREF conduce a calibración óptima del driver.

¿Es VREF lo Mismo que Vapp?

En aviación, velocidad de referencia es 1.3x velocidad de pérdida en configuración de aterrizaje requerida y peso de aeronave.

Vapp = velocidad de aproximación u operacional requerida durante aterrizaje. Determinante principal: flaps en configuración de aterrizaje.

Importante: Vapp = velocidad de referencia + factor viento. VREF es velocidad sobre umbral, no velocidad de contacto requerida. La de contacto es menor.

Significativamente, el piloto mueve VAPP a VREF durante aproximación al umbral. Solo llega a VREF en el umbral.

Calculadora VREF para TMC2208 / TMC2209

Trinamic Motion Control fabrica ambas calculadoras VREF. Las dos son silenciosas y soportan 1/256 micro-pasos.

Son drivers modernos que funcionan en modos VART o Standalone.

• Modo VART: ajuste de corriente computerizado.
• Modo Standalone: ajuste manual.

TMC2208

• Ultra-silencioso, motor bifásico.
• Corriente continua: 1.4 A (pico 2A).
• Rango voltaje: 4.75 V – 36 V.
• 256 subdivisiones.
• Compatible con la mayoría de impresoras 3D → reduce costes evitando rediseño.
• Fácil uso, reemplaza TMC2100 con menor calor.

TMC2209

• Corriente de impulsión: 2A, pico 2.8A.
• Rango voltaje: 4.75 V – 29 V.
• 256 subdivisiones.
• Fortaleza: excelente disipación de calor → reduce hasta 30% calor vs otros drivers.
• Disponible a buen precio y fácil uso.

Cómo Calcular VREF

Varios drivers reaccionan distinto y requieren cálculos y fórmulas para voltaje perfecto.

Corriente máxima de motor paso a paso configurable: 2.0 A. Práctica: usar valor menor como 0.8 A.

El TMC2208 tiene salida máxima 1.2 A RMS.

Usando la fórmula:

VREF = Amax × RMS

VREF = 0.8 × 1.2

VREF = 0.96 V

Conclusión

Los drivers de motor paso a paso siguen siendo partes esenciales de una impresora 3D. Controlan principalmente partes móviles, y querrás que funcionen bien para impresiones de calidad.

Potencia insuficiente en driver → saltos → impacto en calidad del producto 3D.

Corriente excesiva → calienta driver → daño a largo plazo. Consigue ajustes VREF correctos usando fórmula VREF = Amax × RMS.