Stepper motor

استپر موتور(steppr motor )  که در ایران به نام های استپ موتور یا موتور پله ایی شناخته شده است یک موتور الکتریکی براش لس DC است که یک چرخش کامل را به استپ های مساوی تقسیم می کند. پس از آن، موقعیت موتور می تواند بدون هیچ سنسور موقعیتی برای بازخورد حرکت کند و در یکی از این مراحل نگهداری شود، تا زمانی که موتور به دقت نسبت به کارکرد در رابطه با گشتاور و سرعت اندازه گیری شود.

این موتور در همه جا یافت میشود در دستگاه پخش دی وی دی ساده تا یک ماشین CNC بسیار دقیق یا … توانایی این دستگاه در ایجاد حرکات الکترونیکی دقیق کنترل شده باعث شده است که این موتور ها در بسیاری از دستگاه ها مثل دوربین مدار بسته ، هارد دیسک ها ، چاپگر های سه بعدی ، ربات ها ، برش لیزری و … استفاده شوند.

کاربرد استپ موتور یا موتور پله ای

کاربرد و توانایی استفاده از یک استچ موتور بیشتر از موتورهای ای سی و دی سی می باشد .و یوزر می تواند راحت تر از موتورهای دیگر این موتور را کنترل کند بدین لحاظ که بسیاری مکانیزم ها و حالات مختلف چرخش را می توان از آنها گرفت و نیازی به وسایلی که سرعت اضافی موتور را کنترل کند نیازی نیست. کاربرد استچ موتور در صنعت بسیار بالا است و به علت اینکه می توان موقعیت و زاویه دقیق را به وسیله ی استپ موتور تعیین کرد گزینه ی بسیار مناسبی برای صنایع مختلف می باشد.

استپ موتورهای در صنایعی چون خودروسازی به منظور کنترل میزان دور موتور (گاز)،افزایش دورموتور هنگام روشن بودن کولر،جلوگیری ازکاهش ناگهانی دور موتور و ایجاد تعادل و وکنترل دور موتور .در ساخت ماشین های CNC ، در صنایع رباتیک به منظور ساخت بازو ها و سایر اجزای دقیق رباتیک ، پرینتر های سه بعدی، CNC، پلتفرم های دوربین و پلاتر های X و Y، بعضی از دیسک های گردان برای موقعیت خواندن یا نوشتن هد، پرینتر های جوهرافشان اسکنرها ، فلاپی درایو ها ،پلاتر ها ، دی وی دی درایو ها DVD Drive ، لنز بعضی از دوربین های دیجیتال ، بسیار پرکاربرد است.

انواع استپ موتور:

به طور کلی چهارنوع استپ موتور موجود می باشد:

استپ موتورهایی با مغناطیس دائم

استپ موتورهایی با سنکرون هایبرید

استپ موتورهایی با مقاومت مغناطیسی متغییر

استپ موتورهای لاوت

استپ موتور های دو فاز:

در استپ موتور دوفاز امکان وجود دو نوع  سیم پیچی می باشدبه نام های تک قطبی و دو قطبی.

موتورهای تک قطبی :

یک موتور تک قطبی دارای سیم پیچی با سر مرکزی می باشد.جریان در هر قسمت از سیم پیج جهت ایجاد میدان مغناطیسی برقرار میگردد. در این آرایش قطب های مغناطیسی بدون تغییر در جهت جریان می توانند معکوس گردند. بنابراین کموتاسیون در مدار به راحتی صورت میگیرد. اساسا هر فاز، دارای یک سر مرکزی مشترک است: سه سیم برای هر فاز و شش سیم برای یک موتور دوفاز . اغب سر مشترک هر دوفاز با هم یکی شده و بنابراین هر موتور دارای پنج سیم می باشد.به همین دلیل این موتورها را تک قطبی می نامند زیرا توان همواره از طریق همین قطب وارد می گردد.

یک میکروکنترلر یا کنترلر استپ موتور می تواند جهت فعال سازی ترلنزیستورهای راه انداز در مسیر درست استفاده گردد. این عملکرد موتور های تک قطبی باعث محبوبیت آنها شده است. چون این اسان ترین راه برای حرکت زاویه ای است.

موتورهای دو قطبی :

موتورهای دوقطبی دارای یک سیم پیچ در هر فاز می‌باشند. جهت معکوس کردن قطبهای مغناطیسی جریان در یک سیم پیچ بایستی معکوس گردد، بنابراین مدار راه انداز پیچیده‌تر می‌باشد، و اساساً با یک آرایش پل H بدست می‌آید. (البته مدارات راه انداز زیادی برای این موضوع وجود دارد). دو سیم برای هر فاز وجود دارد و هیچ سر مشترکی وجود ندارد.

در صورتیکه فرکانس اعمالی به استپ موتور بیش از فرکانس پاسخگویی موتور باشد باعث افزایش اثر اصطکاک ساکن می‌گردد. به دلیل استفاده بهتر از سیم پیچها، توان موتورهای دوقطبی نسبت به موتور تک قطبی هم وزن خود بیشتر است. این به دلیل فضای فیزیکی اشغال شده توسط سیم پیچهاست. یک موتور تک فاز دارای دوبرابر سیم بیشتر در حجم یکسان است اما نصف توان نقطه به نقطه در هر زمان را ارائه می‌دهد که به معنای تأثیر گذاری۵۰٪ یا حداکثر ۷۰٪ است. با وجود آنکه موتور دو قطبی جهت راه اندازی پیچیده‌تر است اما فراوانی تراشه‌های راه انداز به معنی آنست که دستیابی به این سیستم چندان هم سخت نیست.

یک استپ موتور ۸ سیمه مانند یک موتور تک قطبی است اما سیمها به سر مشترک وصل نیستند. این نوع سیم پیچی موتور به چند شکل قابل استفاده است:

دوقطبی با سیم پیچی سری (این امر باعث ارائه اندکتانس بالاتر و جریان پایین‌تر در هر سیم پیچ می‌گردد)

دو قطبی با سیم پیچی موازی (این امر نیاز به جریان بالاتر دارد اما می‌تواند باعث کاهش و بهینه شدن اندکتانس گردد)

دوقطبی با یک سیم پیچ در هر فاز (این روش باعث راه اندازی موتور با نصف سیم پیچ قابل دسترس می‌گردد که باعث کاهش گشتاور سرعت پایین با جریان مورد نیاز کمتر می‌گردد)

با اندازه‌گیری مقاومت بین سیمها می‌توان این دو نوع موتور را از هم تشخیص داد. اگر دو سیمی که اندازه‌گیری می‌نمایید مربوط به دو کویل مجزا باشند مقاومت بینهایت دیده می‌شود. مانند سایر موتورها، استپ موتورها نیز به توانی بیش از آنچه میکروکنترلرها تأمین می‌نمایند نیاز دارند بنابراین به یک منبع تغذیه مجزا نیازمندید.

بصورت ایده‌آل بایستی ولتاژ اعلام شده توسط کارخانه سازنده را بدانید اما در صورت عدم اطلاع، یک منبع تغذیه DC متغیر را به دو سیم یک کویل اعمال نمایید، از ولتاژ حداقل ۳V آغاز نمایید و بتدریج آنرا افزایش دهید تا زمانیکه موتور بسختی به نظر می‌رسد آماده حرکت است. بیش از آن ولتاژ اعمال ننمایید چون باعث آسیب به موتور می‌گردد.

اساساً ولتاژ مورد نیاز موتورها ۵V, 9V, 12V, 24V است . البته ولتاژ و آمپر مورد نیاز استپر موتور بسته به توان موتور می باشد که در کاتالوگ شرکت سازنده شرح داده شده است.

مزایای استپ موتور ها :
کنترل دیجیتالی ساده

فاقد خطای تجمعی

توقف ناگهانی بدون آسیب

بدون جاروبک

بدون نیاز به فیدبک پایدار

ساختمان مکانیکی ساده

راه‌اندازی ساده و ارزان

معایب استپ موتور ها :

توان خروجی محدود

دوران با پله ثابت

قادر به تغذیه بار با اینرسی زیاد نیست

پرش و نوسان زیاد

راندمان کم

حالت های کار استپر موتور:

از آنجا که استاتور استپ موتور از جفت کوبل های مختلف تشکیل شده است، هر جفت کویل میتواند در روش های مختلفی بر انگیخته شود. این امر باعث میشود استپر موتور در حالت های مختلفی کار کند، طبقه بندی زیر را مطالعه بفرمایید.

حالت استپ کامل

د راین حالت تحریک استپ موتور را میتوان یک به طور کامل 360 درجه ای چرخاند. اما در این حالت چرخش صاف نخواهد بود. در این حالت ما میتوانیم دو روش انجام دهیم.

  1. پله ای کردن تک فاز : در این حالت فقط یک ترمینال (فاز) موتور در هر زمان انرژی می گیرد. در این صورت تعداد پله ها کمتر است و از رو میتواند 360 درجه کامل بچرخد. از آنجا که تعداد پله ها کمتر است ، میزان انرژی مصرف شده توسط این روش کم است. جدول زیر دنبال پله ها را برای یک اسپر موتور 4 فاز نشان میدهد.
  2. پله ای کردن دو فاز : همانطور که از نام این روش مشخص است، دو فاز یکی خواهند بود. این روش دارای همان مراحل پله ای کردن تک فاز است، اما از آنجا که دو سیم پیچ در یک زمان انرژی می گیرند می تواند گشتاور و سرعت بهتری را در مقایسه با روش قبلی فراهم کند. اگرچه این روش انرژی بیشتری را نیز مصرف می کند.

حالت نیم استپ

حالت نیم پله یا Half Step ترکیبی از های تک فاز و دو فازا است. این ترکیب به ما کمک میکند تا از معایب ذکر شده در دو حالت قبلی راحت شویم. ما در حال ترکیب هر دو روش هستیم بنابراین باید 8 پله را در این روش انجام دهیم تا چرخش کامل بدست آید. توالی سوئیچینگ یک استپ موتور 4 فاز در زیر نشان داده شده است.

حالت میکرو استپ

حالت میکرو پله از همه پیچیده تر است. اما این جالت دقت بسیار خوبی را در کنار گشتاور خوب و عملکرد خوب ارائه میدهد. در این روش سیم پیچ با دو موج سینوسی که از هم 90 درجه فاصله دارند، بر انگیخته میشوند. با این روش میتوان

میکرو استپ میتواند 256 پله را انجام دهد تا یک چرخش انجام شود. این باعث میشود موتور سریع تر و نرم تر چرخش کند.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

بستن
مقایسه