استپ موتور

امروزه با توجه به سرعت پیشرفت تکنولوژی نیاز به استفاده از دستگاه های سریعتر و دقیق تر بیشتر ازقبل احساس می شود. استپ موتورها با تبدیل مکانیزم های بسیار پیچیده مکانیکی به تنها یک استپ و با امکاناتی که به طراحان و سازندگان ماشین آلات صنعتی می دهد می تواند بطور قابل ملاحظه ای سبب کاهش هزینه ها در طراحی و تولید دستگاه های صنعتی شود. در این نوشتار سعی شده با زبانی ساده و بسیار مختصر نحوه کارکرد و کنترل موتورهای استپی بررسی و بیان شود.

استپ موتور چیست؟

استپ موتور یا موتورهای پله ای، موتورهای الکتریکی هستند که با کمک میدان های مغناطیسی انرژی الکتریکی را به مکانیکی تبدیل می کنند. در استپ موتورها یک دور کامل یعنی 360درجه را به تعداد مساوی زاویه تقسیم بندی نموده که به هر کدام پله (Step) می گویند. مقدار فاصله هر دو استپ مقدار خاصی بر حسب درجه بوده که برای هر استپ موتور مشخص می شود.

استپ موتور چرخش زاویه ای گسسته یا پله ای دارد و با اتصال به سیگنال هایی در فرکانس خاص کار می کند. هر سیگنال فرستاده شده به موتور سبب حرکت محور موتور تا زاویه ای معین می شود که این زاویه، زاویه استپینگ نامیده می شود.

استپ موتورها فاقد جاروبک و براشلس هستند و با اعمال پالس موقعیت شفت (محور موتور) مشخص می شوند که مقدار چرخش شفت بستگی به نوع موتور و تقسیمات کارخانه سازنده دارد.

ساختار کلی استپ موتورها از یک سیلندر دندانه دار (چرخ دنده ای) آهنی و تعدادی الکترومگنت تشکیل شده است. استاتور چهار قطب دارد که هر قطب دارای سیم پیچ است که این سیم پیچ ها از مرکز دارای یک خروجی به نام Vمی باشد، سیم پیچ ها روی قطب های مختلف به هم وصل هستند بطوری که فقط 5سر سیم A,B,C,D و +V از موتور خارج می شود، پیچه با ارسال جریان به سیم +V و خروج آن از یکی از سر سیم های دیگر فعال می شود.

سیم پیچ ها در دندانه های استاتور به روشی پیچیده می شوند بطوریکه نتایج زیر حاصل شوند.

اگر سیم B فعال باشد قطب 1 شمال (N) و قطب 2 جنوب (S) خواهد بود و اگر سیم A فعال باشد قطب 1 جنوب(S) و قطب 2 شمال (N) می شود، اگر سیم C فعال باشد قطب 3 شمال (N) و قطب 4 جنوب (S) می باشد، اگر سیم D فعال باشدقطب 3 جنوب (S) و قطب 4 شمال (N) خواهد بود.

عملکرد استپ موتورها بر اساس این قانون است که وقتی قطب های مشابه دفع می شوند، قطب های مخالف جذب می شوند و اگر توالی این القاء ها معکوس شوند، جهت حرکت نیز معکوس می شود.

تعداد مرحله های در هر دور یک استپ موتور با اضافه کردن دندانه های بیشتر روی روتور می تواند افزایش یابد و با اضافه کردن دندانه هایی به دندانه های استاتور، زاویه استپینگ یا زاویه طی مرحله یک استپ موتور را می توان تا حد 8/1درجه کوچک کرد بطوریکه برای طی یک چرخه 200مرحله نیاز باشد.

مزایای استفاده از استپ موتور:

● هزینه پایین کنترل
● گشتاور بالا در شروع حرکت با سرعت کم
● ساختار ساده و استحکام بالا
● هزینه تعمیر و نگهداری پایین
● ویبره و لرزش کم
● امکان کار در هر نوع شرایط محیطی
● استفاده در سیستم های رباتیک در اندازهای بزرگ