طرز کار استپ موتور

استپر موتور چگونه کار می کند

در این مقاله آموزشی یاد می‌گیرید که طرز کار استپ موتور چگونه است. ما اصول اولیه کار استپر موتورها، حالت‌های راه اندازی آن‌ها و انواع استپرها را با ساختار پوشش خواهیم داد.

طرز کار استپ موتور

استپر موتور یک موتور DC براشلس است که در مراحلی می‌چرخد. این بسیار مفید است، زیرا می‌تواند به طور دقیق بدون هیچ سنسور بازخوردی قرار گیرد، که یک کنترل‌کننده حلقه باز را نشان می‌دهد. استپر موتور شامل یک روتور است که عموما یک مغناطیس دائم است و توسط سیم پیچ های استاتور احاطه شده‌است. همانطور که ما مرحله به مرحله سیم پیچ ها را در یک ترتیب خاص فعال می‌کنیم و اجازه می‌دهیم جریان از طریق آن‌ها جریان یابد، آن‌ها استاتور را مغناطیسی خواهند کرد و قطب‌های الکترومغناطیسی ایجاد خواهند کرد که باعث نیروی محرکه به موتور خواهد شد. بنابراین اصل اساسی کار استپر موتورها است.

ش

حالت‌های راه اندازی

راه‌های مختلفی برای راه اندازی استپر موتور وجود دارد. اولین راه Wave Drive یا Single – Coil Exitation است. در این حالت ما فقط یک سیم پیچ را در زمانی فعال می‌کنیم که به این معنی است که برای این مثال موتور با ۴ سیم پیچ، روتور چرخه کامل را در ۴ مرحله انجام خواهد داد.

بعد از آن، حالت Full step drive است که خروجی گشتاور بسیار بالاتری را فراهم می‌کند، زیرا ما همیشه ۲ سیم پیچ فعال در یک زمان مشخص داریم. با این حال، این کار وضوح استپر را بهبود نمی‌دهد و دوباره روتور یک چرخه کامل را در ۴ مرحله ایجاد خواهد کرد.

برای افزایش وضوح استپر، ما از حالت Half Step Drive استفاده می‌کنیم. این حالت در واقع ترکیبی از دو حالت قبلی است.
در اینجا ما یک سیم پیچ فعال به همراه ۲ سیم پیچ فعال داریم و سپس دوباره یک سیم پیچ فعال به همراه ۲ سیم پیچ فعال و غیره. بنابراین با این حالت ما قدرت تفکیک را با همان ساختار دوبرابر می‌کنیم. حالا روتور چرخه کامل را در ۸ مرحله انجام می‌دهد.

با این حال، امروزه رایج‌ترین روش کنترل استپر موتور،Microstepping است. در این حالت ما جریان کنترل‌شده متغیر را به صورت موج سینوسی به سیم پیچ ها می‌دهیم. این کار حرکت روان روتور را ایجاد می‌کند، تنش قطعات را کاهش می‌دهد و دقت استپر موتور را افزایش می‌دهد.

راه دیگر افزایش وضوح استپر موتور با افزایش تعداد قطب‌های روتور و تعداد قطب استاتور است.

انواع استپر موتور از نظر ساختار

از نظر ساختار سه نوع استپر موتور مختلف وجود دارد: استپر با مغناطیس دائمی، استپر با مقاومت مغناطیسی متغیر و استپر موتور سنکرون هیبرید.

استپر با مغناطیس دائمی یک روتور مغناطیس دائم دارد که توسط سیم پیچ های استاتور هدایت می‌شود.آن‌ها قطب‌های قطب مخالف را در مقایسه با قطب‌های روتور ایجاد می‌کنند که روتور را به جلو می‌راند.

نوع بعدی، استپر موتور با مقاومت مغناطیسی متغییر که از روتور آهن نرم غیرمغناطیسی استفاده می‌کند. روتور دارای دندانه هایی است که از استاتور خارج می‌شوند و همانطور که ما سیم پیچ ها را به ترتیب خاصی فعال می کنیم، روتور به ترتیب حرکت می کند به گونه‌ای که حداقل gab را بین استاتور و دندان‌های روتور داشته باشد.

موتور Hybrid Synchronous ترکیبی از دو استپر قبلی است. این موتور دارای روتور دندانه‌ای مغناطیسی دائمی و همچنین یک استاتور دندان دار است. روتور دو بخش دارد، که در قطبیت مخالف هستند و دندانه های آن‌ها همانطور که در اینجا نشان‌داده شده‌است، آف ست(انحراف از میزان) می‌شوند.

این یک نمای جلویی از یک استپر موتور هیبریدی است که ۸ قطب روی استاتور دارد که توسط ۲ سیم‌پیچ A و B فعال می‌شوند. بنابراین اگر ما سیم‌پیچ A را فعال کنیم، ۴ قطب را مغناطیسی می‌کنیم که دوتا از آن‌ها دارای قطبیت جنوبی و دوتا از آن‌ها دارای قطبیت شمالی هستند.

می‌توانیم ببینیم که به این ترتیب دندانه های روتور با دندانه های قطب‌های A هم تراز می‌شوند و با دندانه های قطب‌های B هم تراز نمی‌شوند. به این معنی که در مرحله بعد وقتی قطب‌های A را خاموش می‌کنیم و قطب‌های B را فعال می‌کنیم، روتور ساعت مخالف را حرکت می‌دهد و دندانه هایش با دندانه های قطب‌ها هم تراز می‌شوند. استپر موتور ها در انواع پروژه های ما در آینده نقش خواهند داشت و در بخش آموزش رباتیک نیز از این موتورها استفاده خواهیم کرد.

اگر ما به فعال کردن قطب‌ها در یک ترتیب خاص ادامه دهیم، روتور به طور مداوم حرکت خواهد کرد. در اینجا ما همچنین می‌توانیم از حالت‌های مختلف راه اندازی مانند wave drive، full step drive، half step drive و microstepping برای افزایش بیشتر وضوح استپر موتور استفاده کنیم.