انواع استپ موتور و روش انتخاب آن چگونه است؟
موتورهای آهنربای دائمی از آهنربای دائمی (PM) در روتور استفاده می کنند و بر اساس جاذبه یا دافعه بین PM روتور و آهنرباهای الکترومغناطیس استاتور عمل می کنند.
این رایج ترین نوع استپر موتور در مقایسه با انواع مختلف استپر موتور موجود در بازار است. این موتور شامل آهنرباهای دائمی در ساخت موتور می باشد. این نوع موتور همچنین به عنوان موتور قلع قوطی / قوطی پشته شناخته می شود. مزیت اصلی این استپر موتور هزینه ساخت کمتر است. برای هر انقلاب، 48-24 قدم دارد.
موتور پله ای رلوکتانس متغیر
موتورهای رلوکتانس متغیر (VR) یک روتور آهنی ساده دارند و بر اساس این اصل کار می کنند که حداقل رلوکتانس با حداقل شکاف رخ می دهد، از این رو نقاط روتور به سمت قطب های آهنربای استاتور جذب می شوند.
موتور پله ای مانند رلوکتانس متغیر نوع اصلی موتور است و در سال های گذشته مورد استفاده قرار می گیرد. همانطور که از نام آن پیداست، موقعیت زاویه ای روتور عمدتاً به عدم تمایل مدار مغناطیسی بستگی دارد که می تواند در بین دندانه های استاتور و همچنین روتور ایجاد شود.
موتور پله ای سنکرون هیبریدی
موتورهای پله ای هیبریدی به این دلیل نامیده می شوند که از ترکیبی از تکنیک های آهنربای دائم (PM) و رلوکتانس متغیر (VR) برای دستیابی به حداکثر قدرت در اندازه های بسته بندی کوچک استفاده می کنند.
محبوب ترین نوع موتور، موتور پله ای هیبریدی است زیرا در مقایسه با روتور آهنربای دائمی، از نظر سرعت، وضوح گام و گشتاور نگهدارنده عملکرد خوبی دارد. اما این نوع استپر موتور در مقایسه با موتورهای پله ای آهنربای دائم گران است. این موتور ویژگی های هر دو موتور پله ای آهنربای دائم و رلوکتانس متغیر را ترکیب می کند. از این موتورها در مواردی استفاده می شود که به زاویه گام کمتری مانند 1.5، 1.8 و 2.5 درجه نیاز باشد.
چگونه یک استپر موتور انتخاب کنیم؟
قبل از انتخاب یک موتور پله ای برای نیازهای خود، مهم است که منحنی گشتاور-سرعت موتور را بررسی کنید. بنابراین، این اطلاعات از طراح موتور در دسترس است و یک نمایش گرافیکی از گشتاور موتور در یک سرعت معین است. منحنی گشتاور-سرعت موتور باید دقیقاً با الزامات کاربرد مطابقت داشته باشد. در غیر این صورت نمی توان به عملکرد مورد انتظار سیستم دست یافت.
انواع سیم کشی
موتورهای پله ای معمولاً موتورهای دو فاز مانند تک قطبی یا دو قطبی هستند. برای هر فاز در یک موتور تک قطبی، دو سیم پیچ وجود دارد. در اینجا، شیر وسط سرب مشترک بین دو سیم پیچ به سمت یک قطب است. یک موتور تک قطبی دارای 5 تا 8 لید است.
در ساخت و ساز، که در آن اتصال از دو قطب تقسیم می شود، اگرچه در مرکز آن ضربه بزنید، این استپر موتور شامل شش سرب است. اگر شیرهای دو قطبی مرکزی در داخل کوتاه شوند، این موتور دارای پنج سرب است. یک تک قطب 8 سرب اتصال سری و موازی را تسهیل می کند در حالی که یک موتور پنج لید یا شش سرب دارای اتصال سری سیم پیچ های استاتور است. عملکرد موتورهای تک قطبی را می توان ساده کرد زیرا در حین کار با آنها نیازی به معکوس کردن جریان در مدار محرک که به عنوان موتورهای دو فاز شناخته می شود وجود ندارد.
در موتور پله ای دوقطبی، برای هر قطب، یک سیم پیچ وجود دارد. جهت تغذیه باید از طریق مدار محرک تغییر کند به طوری که پیچیده شود به این موتورها موتورهای تک رشته می گویند.
کنترل موتور پله ای با پالس های ساعت متفاوت
مدار کنترل استپر موتور یک مدار ساده و کم هزینه است که عمدتاً در کاربردهای کم مصرف استفاده می شود. مدار در شکل نشان داده شده است که شامل 555 تایمر IC به عنوان یک مولتی ویبراتور پایدار است. فرکانس با استفاده از رابطه داده شده محاسبه می شود.
کنترل موتور پله ای با پالس های ساعت متفاوت
خروجی تایمر به عنوان یک ساعت برای دو فلیپ فلاپ 7474 دوگانه "D" (U4 و U3) که به عنوان یک شمارنده حلقه پیکربندی شده اند استفاده می شود. هنگامی که برق در ابتدا روشن می شود، فقط اولین فلیپ فلاپ تنظیم می شود (یعنی خروجی Q در پایه 5 U3 در منطق "1" خواهد بود) و سه فلیپ فلاپ دیگر تنظیم مجدد می شوند (یعنی خروجی Q در منطق است. 0). با دریافت یک پالس ساعت، خروجی منطقی «1» فلیپ فلاپ اول به فلیپ فلاپ دوم (پین 9 U3) منتقل می شود.
بنابراین، خروجی منطق 1 به طور دایره ای با هر پالس ساعت تغییر می کند. خروجیهای Q هر چهار فلیپ فلاپ توسط آرایههای ترانزیستور دارلینگ تن در داخل ULN2003 (U2) تقویت شده و به سیمپیچهای موتور پلهای به رنگ نارنجی، قهوهای، زرد، سیاه به 16، 15،14، 13 ULN2003 و قرمز به سیمپیچهای موتور پلهای متصل میشوند. +ve عرضه.
نقطه مشترک سیم پیچ به منبع تغذیه +12 ولت DC متصل است که به پایه 9 ULN2003 نیز متصل است. کد رنگی که برای سیمپیچها استفاده میشود ممکن است از ساختی به ساخت دیگر متفاوت باشد. هنگامی که برق روشن می شود، سیگنال کنترل متصل به پایه SET اولین فلیپ فلاپ و پایه CLR سه فلیپ فلاپ دیگر فعال می شود (به دلیل مدار بازنشانی برق که توسط R1 تشکیل شده است. -C1 ترکیبی) برای تنظیم اولین فلیپ فلاپ و تنظیم مجدد سه فلیپ فلاپ باقی مانده.
در هنگام تنظیم مجدد، Q1 IC3 "بالا" می شود در حالی که سایر خروجی های Q "پایین" می شوند. تنظیم مجدد خارجی را می توان با فشار دادن کلید تنظیم مجدد فعال کرد. با فشردن کلید ریست می توانید استپر موتور را متوقف کنید. موتور دوباره با رها کردن کلید ریست شروع به چرخش در همان جهت می کند.
تفاوت بین استپر موتور و سروو موتور
سروو موتورها برای کاربردهای با گشتاور و سرعت بالا مناسب هستند، در حالی که موتور پلهای ارزانتر است، بنابراین در جاهایی استفاده میشوند که گشتاور نگهدارنده بالا، شتاب کم به متوسط، انعطافپذیری عملیات حلقه باز در غیر این صورت بسته مورد نیاز است. تفاوت بین استپر موتور و سروو موتور شامل موارد زیر است.
استپر موتور در مقابل موتور DC
هر دو موتور پله ای و dc در کاربردهای صنعتی مختلف استفاده می شوند، اما تفاوت های اصلی بین این دو موتور کمی گیج کننده است. در اینجا، ما برخی از ویژگی های مشترک بین این دو طرح را فهرست می کنیم. هر مشخصه در زیر مورد بحث قرار گرفته است.
پارامترهای استپر موتور
پارامترهای استپر موتور عمدتاً شامل زاویه گام، گام برای هر دور، گام برای هر ثانیه و RPM است.
زاویه گام
زاویه پله موتور پله ای را می توان به عنوان زاویه ای تعریف کرد که در آن روتور موتور به محض دادن یک پالس به ورودی استاتور می چرخد. قدرت تفکیک موتور را می توان به صورت تعداد پله های موتور و تعداد دورهای روتور تعریف کرد.
وضوح = تعداد پله ها/تعداد چرخش روتور
چیدمان موتور را می توان از طریق زاویه پله تعیین کرد و در عرض درجه بیان شد. وضوح یک موتور (شماره گام) شماره است. مراحلی که در یک چرخش روتور انجام می شود. هنگامی که زاویه گام موتور کوچک است، وضوح برای چیدمان این موتور زیاد است.
دقت آرایش اجسام از طریق این موتور عمدتاً به وضوح بستگی دارد. هنگامی که وضوح بالا باشد، دقت پایین خواهد بود.
برخی از موتورهای دقت می توانند 1000 پله را در یک دور ایجاد کنند که شامل 0.36 درجه زاویه گام است. یک موتور معمولی شامل 1.8 درجه زاویه گام با 200 پله برای هر دور است. زوایای پله های مختلف مانند 15 درجه، 45 درجه و 90 درجه در موتورهای معمولی بسیار رایج است. تعداد زاویه ها می تواند از دو به شش تغییر کند و یک زاویه گام کوچک را می توان از طریق قطعات قطب شکاف دار به دست آورد.
مراحل برای هر ثانیه
این نوع پارامتر عمدتاً برای اندازه گیری تعداد مراحل تحت پوشش در هر ثانیه استفاده می شود.
RPM دور در دقیقه است. برای اندازه گیری فرکانس چرخش استفاده می شود. بنابراین با استفاده از این پارامتر می توان تعداد دورهای یک دقیقه را محاسبه کرد. رابطه اصلی بین پارامترهای استپر موتور مانند زیر است.
رابط استپر موتور با میکروکنترلر 8051
اینترفیس استپر موتور با 8051 با استفاده از سه حالت موج درایو، فول استپ درایو و درایو نیم پله با دادن 0 و 1 به چهار سیم موتور بسیار ساده است که بر اساس اینکه کدام حالت درایو را برای راه اندازی این موتور باید انتخاب کنیم.
دو سیم باقیمانده باید به منبع ولتاژ متصل شوند. در اینجا از موتور پله ای تک قطبی استفاده می شود که در آن چهار سر سیم پیچ ها با استفاده از ULN2003A به چهار پایه اصلی پورت-2 در میکروکنترلر متصل می شوند.
این میکروکنترلر جریان کافی برای به حرکت درآوردن کویل ها را تامین نمی کند، بنابراین آی سی درایور فعلی ULN2003A را دوست دارد. ULN2003A باید استفاده شود و مجموعه ای از 7 جفت ترانزیستور NPN دارلینگتون است. طراحی جفت دارلینگتون را می توان از طریق دو ترانزیستور دوقطبی که برای دستیابی به حداکثر تقویت جریان به هم متصل شده اند انجام داد.
در آی سی درایور ULN2003A، پایه های ورودی 7، پایه های خروجی 7 هستند، که در آن دو پایه برای منبع تغذیه و پایانه های زمین است. در اینجا از پین های 4 ورودی و 4 خروجی استفاده شده است. به عنوان جایگزینی برای ULN2003A، آی سی L293D نیز برای تقویت جریان استفاده می شود.
باید دو سیم معمولی و چهار سیم سیم پیچ را با دقت رعایت کنید وگرنه خرید استپ موتور نمی چرخد. این را می توان با اندازه گیری مقاومت از طریق یک مولتی متر مشاهده کرد، اما مولتی متر هیچ قرائتی را در بین دو فاز سیم نشان نمی دهد. هنگامی که سیم مشترک و دو سیم دیگر در فاز مساوی قرار می گیرند، باید مقاومت مشابهی را نشان دهند، در حالی که دو نقطه پایان سیم پیچ در فاز مشابه، مقاومت مضاعف را در مقایسه با مقاومت بین نقطه مشترک و همچنین یک نقطه پایانی نشان می دهند.
عیب یابی
عیب یابی فرآیندی برای بررسی وضعیت موتور است که آیا موتور کار می کند یا خیر. چک لیست زیر برای عیب یابی استپر موتور استفاده می شود.
ابتدا اتصالات و همچنین کد مدار را بررسی کنید.
اگر مشکلی ندارد، در مرحله بعد بررسی کنید که موتور ولتاژ مناسبی دارد یا اینکه به سادگی می لرزد اما نمی چرخد.
اگر منبع ولتاژ خوب است، سپس نقاط انتهایی چهار سیم پیچ را که به آی سی ULN2003A متصل است، بررسی کنید.
ابتدا دو نقطه پایانی کلی را کشف کنید و آنها را در منبع 12 ولت ثابت کنید، سپس چهار سیم باقیمانده را به IC ULN2003A ثابت کنید. تا زمانی که استپر موتور راه اندازی شود، تمام ترکیبات ممکن را امتحان کنید. اگر اتصال آن درست نباشد، این موتور به جای چرخش می لرزد.
آیابا خرید استپ موتورها می توانند به طور مداوم کار کنند؟
به طور کلی، همه موتورها به طور مداوم کار می کنند یا می چرخند، اما اکثر موتورها نمی توانند در حالی که در حال برق هستند متوقف شوند.
از طرف دیگر، موتورهای پله ای به گونه ای طراحی شده اند که یک مرحله گسسته ایجاد کنند، سپس در آنجا منتظر بمانند. دوباره قدم بزن و آنجا بمان. اگر بخواهیم کاری کنیم که موتور قبل از راه اندازی مجدد مدت زمان کمتری در یک مکان واحد بماند، به نظر می رسد که به طور مداوم می چرخد. مصرف برق این موتورها زیاد است، اما اتلاف نیرو عمدتاً زمانی اتفاق میافتد که موتور متوقف شود یا طراحی ضعیفی داشته باشد، احتمال گرم شدن بیش از حد وجود دارد. به همین دلیل، هنگامی که موتور برای مدت طولانی تری در وضعیت نگه داشتن قرار می گیرد، منبع جریان موتور اغلب کاهش می یابد.
منبع:elprocus