موتور پله ای نوعی موتور DC سنکرون بدون جاروبک است که برخلاف بسیاری از انواع دیگر موتورهای الکتریکی استاندارد، فقط برای تعداد دلخواه چرخش به طور مداوم نمی چرخد تا زمانی که ولتاژ DC عبوری به آن قطع شود.
در عوض، استپر موتورها نوعی دستگاه ورودی-خروجی دیجیتال برای راه اندازی و توقف دقیق هستند. آنها طوری ساخته شده اند که جریانی که از آن عبور می کند به یک سری سیم پیچ های مرتب شده در فاز برخورد می کند که می توانند به ترتیب سریع روشن و خاموش شوند. این به موتور اجازه می‌دهد تا در کسری از چرخش در یک زمان بچرخد - و این فازهای از پیش تعیین‌شده منفرد به‌عنوان «گام‌ها» نامیده می‌شوند.
یک موتور پله ای برای تقسیم یک چرخش کامل به تعدادی چرخش قطعات بسیار کوچکتر (و اساساً برابر) طراحی شده است. برای اهداف عملی، می توان از آنها برای دستور دادن به موتور پله ای برای حرکت در درجه ها یا زوایای چرخش استفاده کرد. نتیجه نهایی این است که می توان از یک موتور پله ای برای انتقال حرکات دقیق به قطعات مکانیکی استفاده کرد که به دقت بالایی نیاز دارند.
موتورهای پله ای معمولاً به صورت دیجیتالی کنترل می شوند و به عنوان اجزای کلیدی در یک سیستم موقعیت یابی کنترل حرکت حلقه باز عمل می کنند. آنها معمولاً در برنامه‌های نگه‌داشتن یا موقعیت‌یابی استفاده می‌شوند، جایی که توانایی آنها در تعیین موقعیت‌های چرخشی، سرعت‌ها و گشتاورهای بسیار واضح‌تر، آنها را برای کارهایی که نیاز به کنترل حرکتی بسیار دقیق دارند، مناسب می‌سازد.
موتورهای پله ای چگونه کار می کنند؟
در یک موتور DC معمولی برس دار، ولتاژ به پایانه ها اعمال می شود که به نوبه خود باعث می شود سیم پیچ سیم با سرعت در داخل یک محفظه آهنربای ثابت («استاتور») بچرخد.
در این تنظیم، سیم پیچ سیم چرخان ("روتور") به طور موثر به یک آهنربای الکتریکی تبدیل می شود و بر اساس اصل آشنای جاذبه و دافعه مغناطیسی، به سرعت در مرکز موتور می چرخد. ترکیبی از برس‌ها (کنتاکت‌های الکتریکی) و یک کلید الکتریکی دوار که به عنوان کموتاتور شناخته می‌شود، اجازه می‌دهد جهت جریانی که به سیم‌پیچ می‌رود به سرعت متناوب شود. این امر باعث ایجاد چرخش مداوم یک طرفه سیم پیچ روتور تا زمانی که مجموعه با ولتاژ کافی تغذیه می شود.
نقطه ضعف احتمالی این نوع موتور این است که به طور مداوم و برای تعداد دلخواه چرخش تا قطع برق می چرخد. این امر کنترل نقطه توقف دقیق موتور را بسیار سخت می کند و آن را برای کاربردهایی که به کنترل دقیق بیشتری نیاز دارند نامناسب می کند. کنترل دستی جریان روشن/خاموش قدرت به موتور نمی‌تواند دقت لازم برای شروع و توقف لازم برای انجام حرکات دقیق را به شما بدهد.
در موتور پله ای، تنظیمات کاملاً متفاوت است. به جای چرخاندن یک روتور سیم پیچ در داخل محفظه ثابت آهنربا، موتورهای پله ای با یک محفظه سیم ثابت (استاتور در این مورد) ساخته شده اند که اطراف مجموعه ای از آهنرباهای الکترومغناطیس دندانه دار در مرکز می چرخند. موتور پله ای یک جریان الکتریکی پالسی را که توسط یک درایور موتور پله ای کنترل می شود، به حرکات دقیق یک مرحله ای این قطعه دندانه دار دنده مانند در اطراف یک محور مرکزی تبدیل می کند.
هر یک از این پالس های خرید استپ موتور، روتور را از طریق یک افزایش دقیق و ثابت یک دور کامل حرکت می دهد. از آنجایی که جریان بین سیم‌پیچ‌هایی که به ترتیب در اطراف بیرون موتور چیده شده‌اند سوئیچ می‌شود، بخش دوار می‌تواند در صورت لزوم چرخش‌های کامل یا جزئی را کامل کند، یا می‌توان آن را به طور ناگهانی در هر یک از مراحل اطراف چرخش خود متوقف کرد.
در نهایت، قدرت واقعی یک موتور پله ای در مقابل موتورهای DC براش معمولی این است که می توانند به سرعت خود را در یک موقعیت یا بازه شناخته شده و قابل تکرار قرار دهند و سپس آن موقعیت را تا زمانی که لازم است حفظ کنند. این باعث می شود آنها در کاربردهای با دقت بالا مانند روباتیک و چاپ بسیار مفید باشند
انواع استپر موتور
انواع مختلفی از موتورهای پله ای فروخته می شود، و دانستن اینکه هر یک از انواع مختلف چه کاری انجام می دهند به شما کمک می کند تصمیم بگیرید کدام نوع برای برنامه ای که در ذهن دارید مناسب است.
موتور پله ای دوقطبی
یک موتور پله ای دوقطبی دارای یک درایور داخلی است که از مدار پل H برای معکوس کردن جریان جریان در فازها استفاده می کند. با انرژی دادن به فازها در حالی که قطبیت متناوب است، می توان تمام سیم پیچ ها را برای چرخاندن موتور به کار انداخت.
از نظر عملی، این بدان معناست که سیم‌پیچ‌های سیم‌پیچ در یک موتور دوقطبی بهتر از یک موتور پله‌ای تک قطبی استاندارد (که تنها از 50 درصد سیم‌پیچ‌ها در هر زمان استفاده میکند) استفاده می‌شود، که باعث می‌شود موتورهای پله‌ای دوقطبی قدرتمندتر و کارآمدتر کار کنند. اگرچه موتورهای پله ای دوقطبی از نظر فنی پیچیده تر هستند، اما معمولاً دارای یک تراشه درایور داخلی هستند که بخش عمده ای از دستورالعمل ها و رفتارهای لازم را انجام می دهد.
نقطه مقابل این است که آنها معمولاً در ابتدا گرانتر از نسخه های تک قطبی استاندارد هستند زیرا موتورهای پله ای تک قطبی برای انجام عملکردهای پله ای نیازی به معکوس شدن جریان جریان ندارند - این امر باعث می شود الکترونیک داخلی آنها بسیار ساده تر و ارزان تر تولید شود.
خرید موتورهای پله ای دوقطبی
استپر موتور هیبریدی
موتورهای پله ای هیبریدی از طریق تکنیک هایی مانند نیم پله و میکرو استپینگ، امکان دقت بیشتر را فراهم می کنند. میکرواستپینگ روشی برای افزایش تعداد مراحل ثابت در یک موتور با برنامه ریزی درایور برای ارسال شکل موج سینوسی/کسینوس متناوب به سیم پیچ ها است. انجام این کار اغلب به این معنی است که موتورهای پله ای را می توان طوری تنظیم کرد که نرم تر و دقیق تر از یک راه اندازی استاندارد کار کنند.
موتورهای پله ای هیبریدی معمولا دارای قطب ها یا دندانه هایی هستند که روی دو فنجان مختلف در اطراف بیرونی روتور آهنربا قرار دارند. این همچنین به این معنی است که می توان مراحل و چرخش ها را با دقت بیشتری کنترل کرد و همچنین عملکرد آرام تر، نسبت گشتاور به اندازه بالاتر و سرعت خروجی بیشتر را نسبت به موتورهای پله ای استاندارد ارائه می دهد.
استپر موتور برای چه مواردی استفاده می شود؟
موتورهای پله‌ای کاربردهای گسترده‌ای در صنایع و رشته‌های مختلف دارند که برخی از رایج‌ترین کاربردها عبارتند از:
- محاسبه
- رباتیک
- دوربین ها
- چاپ و اسکن، از جمله در چاپگرهای سه بعدی
- ماشین آلات اتوماسیون فرآیند و بسته بندی
- تعیین موقعیت مراحل پایلوت شیر برای سیستم های کنترل سیال
- تجهیزات موقعیت یابی دقیق
در این بخش، ما کمی بیشتر به برخی از این کاربردهای روزمره نگاه خواهیم کرد.
موتورهای پله ای برای چاپگرهای سه بعدی
لیست قطعات متداول چاپگر سه بعدی تقریباً همیشه شامل یک موتور پله ای با برخی توضیحات است. این به این دلیل است که استفاده از یک موتور پله ای در چاپگر سه بعدی روشی بسیار دقیق و مقرون به صرفه برای انجام حرکات و چرخش های بسیار دقیق و دقیق است در حالی که چاپگر تلاش می کند اطلاعات را از اسکن های دیجیتال به اشیاء سه بعدی فیزیکی ترجمه کند.
موتورهای پله ای و درایورها در چاپگرهای سه بعدی امکان حرکت کاملاً کنترل شده در امتداد محور X، Y و Z را به صورت جداگانه یا همزمان می دهند، به این معنی که دقت بسیار زیاد حرکت و موقعیت یابی بدون نیاز به رمزگذارها و سایر نرم افزارها یا سنسورهای اضافی قابل دستیابی است.
اکثر پرینترهای سه بعدی چندین موتور پله ای را در خود جای می دهند - آنها معمولاً هم در خود پلت فرم های ساخت و هم در اکسترودرهای رشته یافت می شوند، جایی که برای کمک به کشیدن فیلامنت و کنترل عرضه یکنواخت و یکنواخت مواد به دستگاه در تمام طول کار استفاده می شوند. مدت زمان چاپ
موتورهای پله ای برای CNC
موتورهای پله ای یک گزینه جایگزین برای موتورهای سروو برای تامین انرژی بیشتر انواع ماشین آلات CNC هستند. کاربردهای CNC شامل طیف بسیار وسیعی از فرآیندهای تولیدی است که در آن نرم افزار کامپیوتری از پیش برنامه ریزی شده عملکرد و حرکت فیزیکی ماشین ابزار را در تنظیمات کارخانه و ساخت کنترل می کند.
در حالی که موتورهای پله ای در کاربردهای CNC اغلب به عنوان جایگزینی با بودجه بیشتر برای موتورهای سروو در نظر گرفته می شوند، این یک ساده سازی بیش از حد مبتنی بر دانش فناوری های قدیمی است که امروزه همیشه دقیق نیست. موتورهای پله ای معمولاً نسبت به موتورهای سروو برای همان قدرت ارزان تر هستند، اما نسخه های مدرن نیز به همان اندازه همه کاره هستند. در نتیجه، موتورهای پله ای به مراتب بیشتر در دسترس هستند و در طیف وسیع تری از ماشین ها و سیستم ها، از ماشین ابزار گرفته تا کامپیوترهای رومیزی و خودروها یافت می شوند.
موتورهای پله ای CNC همچنین یک مزیت بسیار کلیدی نسبت به موتورهای سروو دارند، زیرا نیازی به رمزگذار ندارند. سروو موتورها ذاتاً نسبت به نسخه‌های پله‌ای برای درک و کارکرد پیچیده‌تر هستند و بخشی از این پیچیدگی این واقعیت است که آنها دارای یک رمزگذار هستند که نسبت به اکثر قطعات در سروو موتورهای قابل اعتماد بیشتر مستعد خرابی است. موتورهای پله‌ای نیازی به رمزگذار ندارند، و از نظر تئوری به آنها اطمینان بیشتری نسبت به سرووها می‌دهد.
علاوه بر این، این واقعیت که موتورهای پله‌ای نیز بدون جاروبک هستند (برخلاف موتورهای سروو) به این معنی است که نیازی به تعویض منظم برنامه‌ریزی شده نخواهند داشت، مشروط بر اینکه بلبرینگ‌های آنها در وضعیت خوبی کار کنند.
موتورهای پله ای برای رزبری پای
موتورهای پله ای یک ابزار جانبی بسیار رایج برای افزودن به ماژول های محاسباتی تک برد برای کاربران علاقه مند خانگی هستند که اصول اولیه مهارت های برنامه نویسی کامپیوتر را به خود آموزش می دهند.
کیت‌های شروع معمولاً در یک پیکربندی کاملاً بدون مشکل فروخته می‌شوند، با این ایده که کاربر هر بخش دیگری را که دوست دارد به ترتیبی که در مورد آنها یاد می‌گیرد به سیستم خود اضافه میکند و با یادگیری کنترل به مجموعه مهارت‌های خود می‌افزاید. اجزای جدید با استفاده از زبان های برنامه نویسی مانند پایتون.
یادگیری دستکاری و کنترل موتورهای پله ای کوچک و ارزان معمولاً به عنوان گام بعدی منطقی پس از یادگیری کنترل چرخه های روشن/خاموش LED و دیگر انواع سوئیچ یا زنگ ساده دیده می شود. در واقع، با پیوند دادن چند تا از این موتورهای پله ای به ترتیب، علاقه مندان خانگی می توانند شروع به ایجاد یک ربات ساده و قابل برنامه ریزی کنند.
بسیاری از انواع مناسب از موتورهای پله ای برای این نوع کاربردها در بازار انگلستان موجود است.
موتورهای پله ای برای دوربین ها
موتورهای پله ای به طور گسترده در طیف وسیعی از کاربردهای مختلف در فناوری های دوربین پیشرفته استفاده می شوند. آنها هم برای کنترل قطعات داخلی با دقت بسیار زیاد، مانند فوکوس خودکار درون لنز و تنظیمات دیافراگم، و هم در محفظه ها و مکانیک های خارجی دوربین های امنیتی و سیستم های نظارت از راه دور استفاده می شوند.
به طور خاص، موتورهای پله‌ای و لغزنده‌های دوربین‌دار موتوری، عملکرد بسیار نرم دستگاه‌های موقعیت‌یابی دوربین را امکان‌پذیر می‌کنند، به این معنی که فیلم‌های گرفته‌شده از دستگاه‌های امنیتی را می‌توان به طور قابل اعتمادی از اعوجاج تصویر بالقوه مشکل‌ساز ناشی از حرکت فیزیکی دوربین در اطراف میدان دید آن دور نگه داشت.
موتورهای پله ای چندین ویژگی جذاب دیگر را برای استفاده در سیستم های موقعیت یابی دوربین و نظارت تصویری ارائه می دهند، از جمله گشتاور کامل در حالت سکون، بسیار دقیق و زمان پاسخ میانی برای همه ورودی‌های حرکت، تکرارپذیری مداوم حرکات از پیش تعیین‌شده، و کنترل‌های حلقه باز ساده که با اندازه‌های گام ثابت تعریف شده‌اند.
منبع:uk.rs
- ۳۶ بازديد
- ۰ ۰
- ۰ نظر