Τι είναι ένας Stepper Motor: Τύποι και λειτουργία του

Ένας κινητήρας stepper είναι μια ηλεκτρομηχανική συσκευή που μετατρέπει την ηλεκτρική ισχύ σε μηχανική ισχύ. Επίσης, είναι ένας σύγχρονος ηλεκτρικός κινητήρας χωρίς ψήκτρες που μπορεί να χωρίσει μια πλήρη περιστροφή σε έναν μεγάλο αριθμό σκαλοπατιών. Η θέση του κινητήρα μπορεί να ελεγχθεί με ακρίβεια χωρίς μηχανισμό ανάδρασης, αρκεί το μοτέρ να είναι προσεκτικά στο μέγεθος της εφαρμογής. Οι κινητήρες Stepper είναι παρόμοιοι με τους διακόπτες κινητήρες απροθυμίας. Ο κινητήρας stepper χρησιμοποιεί τη θεωρία λειτουργίας των μαγνητών για να κάνει τον άξονα του κινητήρα να γυρίσει μια ακριβή απόσταση όταν παρέχεται ένας παλμός ηλεκτρικής ενέργειας. Ο στάτορας έχει οκτώ πόλους και ο ρότορας έχει έξι πόλους. Ο ρότορας θα απαιτήσει 24 παλμούς ηλεκτρικής ενέργειας για να μετακινήσει τα 24 βήματα για να κάνει μια πλήρη επανάσταση. Ένας άλλος τρόπος να το πούμε είναι ότι ο ρότορας θα κινείται ακριβώς 15 ° για κάθε παλμό ηλεκτρικής ενέργειας που λαμβάνει ο κινητήρας.

Αρχή κατασκευής και εργασίας

ο κατασκευή ενός βηματικού κινητήρα σχετίζεται αρκετά με ένα Κινητήρας DC . Περιλαμβάνει έναν μόνιμο μαγνήτη όπως το Rotor που βρίσκεται στη μέση και θα περιστρέφεται μόλις ασκηθεί δύναμη πάνω του. Αυτός ο ρότορας περικλείεται μέσω ενός αριθ. του στάτορα που τυλίγεται μέσω ενός μαγνητικού πηνίου σε όλο του. Ο στάτορας είναι τοποθετημένος κοντά στον ρότορα έτσι ώστε τα μαγνητικά πεδία εντός των στατών να μπορούν να ελέγχουν την κίνηση του ρότορα.

Κινητήρας Stepper

Ο κινητήρας stepper μπορεί να ελεγχθεί ενεργοποιώντας κάθε στάτορα ένα προς ένα. Έτσι ο στάτορας θα μαγνητιστεί και λειτουργεί σαν ηλεκτρομαγνητικός πόλος που χρησιμοποιεί απωστική ενέργεια στον ρότορα για να προχωρήσει. Ο εναλλακτικός μαγνητισμός του στάτορα καθώς και η απομαγνητισμός θα μετατοπίσει το ρότορα σταδιακά και του επιτρέπει να περιστρέφεται μέσω εξαιρετικού ελέγχου.

ο αρχή λειτουργίας κινητήρα stepper είναι ο ηλεκτρομαγνητισμός. Περιλαμβάνει έναν ρότορα που κατασκευάζεται με μόνιμο μαγνήτη ενώ ένας στάτης είναι με ηλεκτρομαγνήτες. Μόλις παρέχεται η τροφοδοσία στην περιέλιξη του στάτη, τότε το μαγνητικό πεδίο θα αναπτυχθεί εντός του στάτορα. Τώρα ο ρότορας στον κινητήρα θα αρχίσει να κινείται με το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο του στάτη. Αυτή είναι λοιπόν η θεμελιώδης αρχή λειτουργίας αυτού του κινητήρα.

Κατασκευή κινητήρα Stepper

Σε αυτόν τον κινητήρα, υπάρχει ένα μαλακό σίδερο που περικλείεται μέσω των ηλεκτρομαγνητικών στατών. Οι πόλοι του στάτορα καθώς και ο ρότορας δεν εξαρτώνται από το είδος του stepper. Μόλις ενεργοποιηθούν οι στάτες αυτού του κινητήρα τότε ο ρότορας θα περιστραφεί για να ευθυγραμμιστεί με τον στάτορα αλλιώς γυρίζει ώστε να έχει το μικρότερο κενό μέσω του στάτορα. Με αυτόν τον τρόπο, οι στάτες ενεργοποιούνται σε σειρά για να περιστρέφουν τον κινητήρα stepper.

Τεχνικές οδήγησης

Τεχνική οδήγησης κινητήρα Stepper s μπορεί να είναι δυνατή με ορισμένα ειδικά κυκλώματα λόγω του περίπλοκου σχεδιασμού τους. Υπάρχουν αρκετές μέθοδοι για την οδήγηση αυτού του κινητήρα, μερικές από αυτές συζητούνται παρακάτω λαμβάνοντας ένα παράδειγμα ενός τεσσάρων φάσεων κινητήρα.

Λειτουργία μονής διέγερσης

Η βασική μέθοδος οδήγησης ενός κινητήρα stepper είναι ένας τρόπος διέγερσης. Είναι μια παλιά μέθοδος και δεν χρησιμοποιείται σήμερα, αλλά πρέπει να γνωρίζουμε αυτήν την τεχνική. Σε αυτήν την τεχνική κάθε φάση διαφορετικά ο στάτης δίπλα στο άλλο θα ενεργοποιείται ένα προς ένα εναλλακτικά με ένα ειδικό κύκλωμα. Αυτό θα μαγνητίσει και απομαγνητίσει τον στάτορα για να μετακινήσει τον ρότορα προς τα εμπρός.

Πλήρης κίνηση

Σε αυτήν την τεχνική, δύο στάτες ενεργοποιούνται κάθε φορά αντί ενός σε πολύ λιγότερο χρονική περίοδο. Αυτή η τεχνική οδηγεί σε υψηλή ροπή και επιτρέπει στον κινητήρα να οδηγεί το υψηλό φορτίο.

Μισό βήμα οδήγησης

Αυτή η τεχνική σχετίζεται αρκετά με τη μονάδα πλήρους βήματος επειδή οι δύο στάτες θα είναι τοποθετημένες το ένα δίπλα στο άλλο, έτσι ώστε να ενεργοποιηθεί πρώτα, ενώ η τρίτη θα ενεργοποιηθεί μετά από αυτό. Αυτό το είδος κύκλου για την αλλαγή δύο στατών πρώτα και μετά από αυτόν τον τρίτο στάτορα θα οδηγήσει τον κινητήρα. Αυτή η τεχνική θα έχει ως αποτέλεσμα βελτιωμένη ανάλυση του βηματικού κινητήρα ενώ μειώνει τη ροπή.

Micro Stepping

Αυτή η τεχνική χρησιμοποιείται συχνότερα λόγω της ακρίβειας της. Το ρεύμα μεταβλητού βήματος θα παρέχει από το κύκλωμα οδηγού κινητήρα stepper προς πηνία στάτη με τη μορφή ημιτονοειδούς κυματομορφής. Η ακρίβεια κάθε βήματος μπορεί να ενισχυθεί από αυτό το μικρό ρεύμα βήματος. Αυτή η τεχνική χρησιμοποιείται ευρέως επειδή παρέχει υψηλή ακρίβεια καθώς επίσης και μειώνει σε μεγάλο βαθμό τον θόρυβο λειτουργίας.

Κύκλωμα κινητήρα Stepper & λειτουργία του

Οι κινητήρες Stepper λειτουργούν διαφορετικά από DC κινητήρες βούρτσας , που περιστρέφονται όταν εφαρμόζεται τάση στους ακροδέκτες τους. Οι κινητήρες Stepper, από την άλλη πλευρά, διαθέτουν αποτελεσματικά πολλούς οδοντωτούς ηλεκτρομαγνήτες τοποθετημένους γύρω από ένα κεντρικό σίδερο σε σχήμα γραναζιού. Οι ηλεκτρομαγνήτες ενεργοποιούνται από ένα εξωτερικό κύκλωμα ελέγχου, για παράδειγμα, έναν μικροελεγκτή.

Κύκλωμα κινητήρα Stepper

Για να γυρίσει ο άξονας του κινητήρα, στον πρώτο ηλεκτρομαγνήτη δίνεται ισχύ, η οποία κάνει τα δόντια του γραναζιού να έλκονται μαγνητικά από τα δόντια του ηλεκτρομαγνήτη. Στο σημείο που τα δόντια του γραναζιού ευθυγραμμίζονται έτσι με τον πρώτο ηλεκτρομαγνήτη, είναι ελαφρώς μετατοπισμένα από τον επόμενο ηλεκτρομαγνήτη. Έτσι, όταν ο επόμενος ηλεκτρομαγνήτης είναι ΕΝΕΡΓΟΣ και ο πρώτος απενεργοποιηθεί, το γρανάζι περιστρέφεται ελαφρώς για να ευθυγραμμιστεί με τον επόμενο και από εκεί επαναλαμβάνεται η διαδικασία. Κάθε μια από αυτές τις ελαφρές περιστροφές ονομάζεται βήμα, με ακέραιο αριθμό βημάτων που κάνουν πλήρη περιστροφή.

Με αυτόν τον τρόπο, ο κινητήρας μπορεί να περιστραφεί με ακρίβεια. Ο κινητήρας Stepper δεν περιστρέφεται συνεχώς, περιστρέφεται σε βήματα. Υπάρχουν 4 σπείρες με 90^ήγωνία μεταξύ τους στερεωμένη στον στάτορα. Οι συνδέσεις του κινητήρα stepper καθορίζονται από τον τρόπο διασύνδεσης των πηνίων. Σε ένα stepper μοτέρ, τα πηνία δεν είναι συνδεδεμένα. Ο κινητήρας έχει 90^ήβήμα περιστροφής με τα πηνία να ενεργοποιούνται με κυκλική σειρά, καθορίζοντας την κατεύθυνση περιστροφής του άξονα.

Η λειτουργία αυτού του κινητήρα φαίνεται με το χειρισμό του διακόπτη. Τα πηνία ενεργοποιούνται σε σειρά σε διαστήματα 1 δευτερολέπτου. Ο άξονας περιστρέφεται 90^ήκάθε φορά που ενεργοποιείται το επόμενο πηνίο. Η ροπή χαμηλής ταχύτητας θα ποικίλει άμεσα με το ρεύμα.

Τύποι κινητήρα Stepper

Υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι βηματικών κινητήρων, είναι:

• Βήμα μόνιμου μαγνήτη
• Υβριδικό σύγχρονο stepper
• Βήμα μεταβλητής απροθυμίας

Μόνιμος κινητήρας Stepper Magnet

Οι κινητήρες μόνιμου μαγνήτη χρησιμοποιούν έναν μόνιμο μαγνήτη (PM) στον ρότορα και λειτουργούν με την έλξη ή απώθηση μεταξύ του ρότορα PM και των ηλεκτρομαγνητών του στάτη.

Αυτός είναι ο πιο συνηθισμένος τύπος κινητήρα stepper σε σύγκριση με διαφορετικούς τύπους κινητήρων stepper που διατίθενται στην αγορά. Αυτός ο κινητήρας περιλαμβάνει μόνιμους μαγνήτες στην κατασκευή του κινητήρα. Αυτός ο τύπος κινητήρα είναι επίσης γνωστός ως κινητήρας κασσίτερου-δοχείου. Το κύριο πλεονέκτημα αυτού του stepper κινητήρα είναι το μικρότερο κόστος κατασκευής. Για κάθε επανάσταση, έχει 48-24 βήματα.

Stepper Motor μεταβλητής απροθυμίας

Οι κινητήρες μεταβλητής απροθυμίας (VR) έχουν έναν στροφείο απλού σιδήρου και λειτουργούν με βάση την αρχή ότι η ελάχιστη απροθυμία εμφανίζεται με το ελάχιστο διάκενο, επομένως τα σημεία του ρότορα προσελκύονται προς τους πόλους μαγνητών στάτη.

Ο κινητήρας stepper όπως η μεταβλητή απροθυμία είναι ο βασικός τύπος κινητήρα και χρησιμοποιείται εδώ και πολλά χρόνια. Όπως υποδηλώνει το όνομα, η γωνιακή θέση του ρότορα εξαρτάται κυρίως από την απροθυμία του μαγνητικού κυκλώματος που μπορεί να σχηματιστεί μεταξύ των δοντιών του στάτη καθώς και ενός ρότορα.

Υβριδικός σύγχρονος κινητήρας Stepper

Οι υβριδικοί βηματικοί κινητήρες ονομάζονται επειδή χρησιμοποιούν συνδυασμό τεχνικών μόνιμου μαγνήτη (PM) και μεταβλητής απροθυμίας (VR) για να επιτύχουν τη μέγιστη ισχύ σε μικρά μεγέθη συσκευασίας.

Ο πιο δημοφιλής τύπος κινητήρα είναι το υβριδικός βηματικός κινητήρας γιατί δίνει μια καλή απόδοση σε σύγκριση με έναν μόνιμο μαγνητικό ρότορα όσον αφορά την ταχύτητα, την ανάλυση των βημάτων και τη ροπή συγκράτησης. Όμως, αυτός ο τύπος stepper κινητήρα είναι ακριβός σε σύγκριση με τους μόνιμους κινητήρες stepper. Αυτός ο κινητήρας συνδυάζει τα χαρακτηριστικά τόσο των μόνιμων μαγνητών όσο και των κινητήρων μεταβλητής απροθυμίας. Αυτοί οι κινητήρες χρησιμοποιούνται όπου απαιτείται λιγότερη γωνία βηματισμού όπως 1,5, 1,8 & 2,5 μοίρες.

Πώς να επιλέξετε ένα Stepper Motor;

Πριν επιλέξετε έναν βηματικό κινητήρα για τις ανάγκες σας, είναι πολύ σημαντικό να εξετάσετε την καμπύλη ροπής-ταχύτητας του κινητήρα. Επομένως, αυτές οι πληροφορίες είναι διαθέσιμες από τον σχεδιαστή του κινητήρα και είναι ένα γραφικό σύμβολο της ροπής του κινητήρα σε μια καθορισμένη ταχύτητα. Η καμπύλη ταχύτητας ροπής του κινητήρα πρέπει να ταιριάζει απόλυτα με τις ανάγκες της εφαρμογής, αλλιώς δεν μπορεί να επιτευχθεί η αναμενόμενη απόδοση του συστήματος.

Τύποι καλωδίωσης

Οι κινητήρες stepper είναι γενικά διφασικοί κινητήρες όπως μονοπολικοί αλλιώς διπολικοί. Για κάθε φάση ενός μονοπολικού κινητήρα, υπάρχουν δύο περιελίξεις. Εδώ, το κεντρικό άγγιγμα είναι ένα κοινό προβάδισμα μεταξύ δύο περιελίξεων προς έναν πόλο. Ο μονοπολικός κινητήρας έχει 5 έως 8 καλώδια.

Στην κατασκευή, όπου το κοινό των δύο πόλων είναι χωρισμένο με κεντρικό άξονα, αυτός ο κινητήρας stepper περιλαμβάνει έξι αγωγούς. Εάν οι δύο πόλοι κεντρικές βρύσες είναι κοντές στο εσωτερικό, τότε αυτός ο κινητήρας περιλαμβάνει πέντε καλώδια. Η μονοπολική με 8 ακροδέκτες θα διευκολύνει τόσο τη σειρά όσο και την παράλληλη σύνδεση, ενώ ο κινητήρας με πέντε ακροδέκτες ή έξι ακροδέκτες έχει σύνδεση σειράς πηνίου στάτη. Η λειτουργία του μονοπολικού κινητήρα μπορεί να απλοποιηθεί, διότι κατά τη λειτουργία τους, δεν απαιτείται απαίτηση αντιστροφής της ροής ρεύματος εντός του κυκλώματος οδήγησης που είναι γνωστές ως διμερείς κινητήρες.

Σε έναν διπολικό βηματικό κινητήρα, για κάθε πόλο, υπάρχει ένα μόνο τύλιγμα. Η κατεύθυνση τροφοδοσίας πρέπει να αλλάξει μέσω του κυκλώματος οδήγησης, έτσι ώστε να γίνει περίπλοκη, ώστε αυτοί οι κινητήρες να ονομάζονται διαφορετικοί κινητήρες.

Έλεγχος κινητήρα Stepper με μεταβαλλόμενους παλμούς ρολογιού

Έλεγχος κινητήρα Stepper Το κύκλωμα είναι ένα απλό και χαμηλού κόστους κύκλωμα, που χρησιμοποιείται κυρίως σε εφαρμογές χαμηλής ισχύος. Το κύκλωμα φαίνεται στο σχήμα, το οποίο αποτελείται από 555 χρονοδιακόπτες IC ως ένα σταθερό multi-δονητή. Η συχνότητα υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τη δεδομένη σχέση.

Συχνότητα = 1 / T = 1,45 / (RA + 2RB) C Όπου RA = RB = R2 = R3 = 4,7 kilo-ohm και C = C2 = 100 μF.

Έλεγχος κινητήρα Stepper με μεταβαλλόμενους παλμούς ρολογιού

Η έξοδος του χρονοδιακόπτη χρησιμοποιείται ως ρολόι για δύο 7474 διπλά «D» σαγιονάρες (U4 και U3) που έχουν διαμορφωθεί ως μετρητής δακτυλίου. Όταν ενεργοποιείται αρχικά η τροφοδοσία, έχει ρυθμιστεί μόνο το πρώτο flip-flop (δηλαδή η έξοδος Q στον ακροδέκτη 5 του U3 θα είναι στη λογική «1») και τα άλλα τρία flip-flop επαναφέρονται (δηλ. Η έξοδος του Q είναι λογική 0). Κατά τη λήψη ενός παλμού ρολογιού, η λογική έξοδος του πρώτου flip-flop μετατοπίζεται στο δεύτερο flip-flop (ακροδέκτης 9 του U3).

Έτσι, η έξοδος λογικής 1 αλλάζει συνεχώς με κάθε παλμό ρολογιού. Οι έξοδοι Q και των τεσσάρων flip-flop ενισχύονται από συστοιχίες τρανζίστορ Darling-ton μέσα στο ULN2003 (U2) και συνδέονται με τις περιελίξεις του κινητήρα stepper πορτοκαλί, καφέ, κίτρινο, μαύρο έως 16, 15,14, 13 του ULN2003 και το κόκκινο σε + ve προμήθεια.

Το κοινό σημείο της περιέλιξης συνδέεται με την παροχή DC 12V, η οποία συνδέεται επίσης με τον ακροδέκτη 9 του ULN2003. Ο χρωματικός κωδικός που χρησιμοποιείται για τις περιελίξεις μπορεί να διαφέρει από μάρκα έως φτιαγμένο. Όταν η τροφοδοσία είναι ενεργοποιημένη, το σήμα ελέγχου που συνδέεται με τον πείρο SET του πρώτου flip-flop και CLR των άλλων τριών flip-flops ενεργοποιείται «χαμηλό» (λόγω του κυκλώματος power-on-reset που σχηματίζεται από το R1 -C1 συνδυασμός) για να ρυθμίσετε το πρώτο flip-flop και να επαναφέρετε τα υπόλοιπα τρία flip-flop.

Κατά την επαναφορά, το Q1 του IC3 πηγαίνει «υψηλό» ενώ όλες οι άλλες εξόδους Q πηγαίνουν «χαμηλά». Μια εξωτερική επαναφορά μπορεί να ενεργοποιηθεί πατώντας το διακόπτη επαναφοράς. Πατώντας το διακόπτη επαναφοράς, μπορείτε να σταματήσετε το βηματικό μοτέρ. Ο κινητήρας αρχίζει και πάλι να περιστρέφεται προς την ίδια κατεύθυνση απελευθερώνοντας το διακόπτη επαναφοράς.

Διαφορά μεταξύ Stepper Motor και Servo Motor

Οι σερβοκινητήρες είναι κατάλληλοι για εφαρμογές υψηλής ροπής και ταχύτητας ενώ ο κινητήρας stepper είναι λιγότερο ακριβός, οπότε χρησιμοποιούνται όταν η υψηλή ροπή συγκράτησης, επιτάχυνση με χαμηλό έως μεσαίο, απαιτείται η ευελιξία λειτουργίας ανοικτού κατά τα άλλα κλειστού βρόχου. Η διαφορά μεταξύ του βηματικού κινητήρα και του σερβοκινητήρα περιλαμβάνει τα ακόλουθα.

Stepper Motor vs DC Motor

Και οι κινητήρες stepper και dc χρησιμοποιούνται σε διαφορετικές βιομηχανικές εφαρμογές, αλλά οι κύριες διαφορές μεταξύ αυτών των δύο κινητήρων είναι λίγο μπερδεμένες. Εδώ, παραθέτουμε μερικά κοινά χαρακτηριστικά μεταξύ αυτών των δύο σχεδίων. Κάθε χαρακτηριστικό συζητείται παρακάτω.

Παράμετροι του Stepper Motor

Οι παράμετροι του κινητήρα stepper περιλαμβάνουν κυρίως γωνία βήματος, βήματα για κάθε περιστροφή, βήματα για κάθε δευτερόλεπτο και RPM.

Βήμα γωνίας

Η γωνία βήματος του βηματικού κινητήρα μπορεί να οριστεί ως η γωνία στην οποία ο ρότορας του κινητήρα στρέφεται όταν δοθεί ένας μόνο παλμός στην είσοδο του στάτη. Η ανάλυση του κινητήρα μπορεί να οριστεί ως ο αριθμός των βημάτων του κινητήρα και ο αριθμός των στροφών του ρότορα.

Ανάλυση = Αριθμός βημάτων / Αριθμός περιστροφής του ρότορα

Η διάταξη του κινητήρα μπορεί να αποφασιστεί μέσω της γωνίας βημάτων και εκφράζεται σε μοίρες. Η ανάλυση ενός κινητήρα (ο αριθμός βήματος) είναι το όχι. των βημάτων που πραγματοποιούνται σε μια μόνο περιστροφή του ρότορα. Όταν η γωνία βημάτων του κινητήρα είναι μικρή τότε η ανάλυση είναι υψηλή για τη διάταξη αυτού του κινητήρα.

Η ακρίβεια των διατάξεων των αντικειμένων μέσω αυτού του κινητήρα εξαρτάται κυρίως από την ανάλυση. Μόλις η ανάλυση είναι υψηλή, τότε η ακρίβεια θα είναι χαμηλή.

Ορισμένοι κινητήρες ακρίβειας μπορούν να δημιουργήσουν 1000 βήματα μέσα σε μία περιστροφή, συμπεριλαμβανομένων 0,36 μοιρών γωνίας βημάτων. Ένας τυπικός κινητήρας περιλαμβάνει 1,8 μοίρες γωνίας βήματος με 200 βήματα για κάθε περιστροφή. Οι διαφορετικές γωνίες βημάτων όπως 15 μοίρες, 45 μοίρες και 90 μοίρες είναι πολύ συχνές στους κανονικούς κινητήρες. Ο αριθμός των γωνιών μπορεί να αλλάξει από δύο σε έξι και μια μικρή γωνία βήματος μπορεί να επιτευχθεί μέσω τμημάτων με σχισμές.

Βήματα για κάθε επανάσταση

Τα βήματα για κάθε ανάλυση μπορούν να οριστούν ως ο αριθμός των γωνιών βημάτων που απαιτούνται για μια συνολική επανάσταση. Ο τύπος για αυτό είναι 360 ° / Step Angle.

Βήματα για κάθε δευτερόλεπτο

Αυτό το είδος παραμέτρου χρησιμοποιείται κυρίως για τη μέτρηση του αριθμού των βημάτων που καλύπτονται σε κάθε δευτερόλεπτο.

Επανάσταση ανά λεπτό

Το RPM είναι η επανάσταση ανά λεπτό. Χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της συχνότητας της επανάστασης. Έτσι, χρησιμοποιώντας αυτήν την παράμετρο, μπορούμε να υπολογίσουμε τον αριθμό των περιστροφών σε ένα λεπτό. Η κύρια σχέση μεταξύ των παραμέτρων του κινητήρα stepper είναι η ακόλουθη.

Βήματα για κάθε δευτερόλεπτο = Επανάσταση ανά λεπτό x Βήματα ανά επανάσταση / 60

Stepper Motor Interfacing με 8051 μικροελεγκτή

Η διασύνδεση του κινητήρα Stepper με το 8051 είναι πολύ απλή χρησιμοποιώντας τρεις λειτουργίες όπως κίνηση κυμάτων, κίνηση πλήρους βήματος και κίνηση μισού βήματος δίνοντας τα 0 & 1 στα τέσσερα καλώδια του κινητήρα με βάση τη λειτουργία οδήγησης που πρέπει να επιλέξουμε για τη λειτουργία αυτού του κινητήρα.

Τα υπόλοιπα δύο καλώδια πρέπει να συνδέονται με παροχή τάσης. Εδώ χρησιμοποιείται ο μονοπολικός βηματικός κινητήρας όπου τα τέσσερα άκρα των πηνίων συνδέονται με τους πρωτεύοντες τέσσερις πείρους της θύρας-2 στον μικροελεγκτή χρησιμοποιώντας το ULN2003A.

Αυτός ο μικροελεγκτής δεν παρέχει επαρκές ρεύμα για την κίνηση των πηνίων, οπότε το τρέχον IC προγράμματος οδήγησης αρέσει το ULN2003A. Το ULN2003A πρέπει να χρησιμοποιηθεί και είναι η συλλογή 7 ζευγών τρανζίστορ NPN Darlington. Ο σχεδιασμός του ζεύγους Darlington μπορεί να γίνει μέσω δύο διπολικών τρανζίστορ που συνδέονται για την επίτευξη μέγιστης ενίσχυσης ρεύματος.

Στο IC προγράμματος οδήγησης ULN2003A, οι ακίδες εισόδου είναι 7, οι ακίδες εξόδου είναι 7, όπου δύο ακίδες προορίζονται για τροφοδοσία και τερματικά γείωσης. Εδώ χρησιμοποιούνται ακίδες 4 εισόδου & 4 εξόδου. Ως εναλλακτική λύση για το ULN2003A, το L293D IC χρησιμοποιείται επίσης για την ενίσχυση του ρεύματος.

Πρέπει να παρατηρήσετε δύο κοινά καλώδια και τέσσερα καλώδια πηνίου, διαφορετικά ο κινητήρας stepper δεν θα γυρίσει. Αυτό μπορεί να παρατηρηθεί μετρώντας την αντίσταση μέσω ενός πολύμετρου, αλλά το πολύμετρο δεν θα εμφανίζει αναγνώσεις μεταξύ των δύο φάσεων των καλωδίων. Μόλις το κοινό σύρμα και άλλα δύο καλώδια βρίσκονται στην ίδια φάση, τότε πρέπει να έχει παρόμοια αντίσταση, ενώ τα δύο σημεία πηνίου στην ίδια φάση θα δείξουν τη διπλή αντίσταση σε σύγκριση με την αντίσταση μεταξύ κοινού σημείου και ενός τελικού σημείου.

Αντιμετώπιση προβλημάτων

• Η αντιμετώπιση προβλημάτων είναι η διαδικασία για τον έλεγχο της κατάστασης του κινητήρα εάν ο κινητήρας λειτουργεί ή όχι. Η ακόλουθη λίστα ελέγχου χρησιμοποιείται για την αντιμετώπιση προβλημάτων του κινητήρα stepper.
• Αρχικά, επαληθεύστε τις συνδέσεις καθώς και τον κωδικό του κυκλώματος.
• Εάν είναι εντάξει, στη συνέχεια επαληθεύστε ότι ο κινητήρας λαμβάνει σωστή παροχή τάσης ή αλλιώς απλά δονείται αλλά δεν περιστρέφεται.
• Εάν η τροφοδοσία τάσης είναι καλή, τότε επαληθεύστε τα τελικά σημεία του τεσσάρου πηνίου που συνδέεται με το ULN2003A IC.
• Αρχικά, ανακαλύψτε τα δύο γενικά τελικά σημεία και διορθώστε τα σε τροφοδοσία 12v, μετά από αυτό διορθώστε τα υπόλοιπα τέσσερα καλώδια στο IC ULN2003A. Μέχρι να ξεκινήσει ο κινητήρας stepper, δοκιμάστε όλους τους πιθανούς συνδυασμούς. Εάν η σύνδεση αυτού δεν είναι σωστή, τότε αυτός ο κινητήρας θα δονείται αντί για περιστροφή.

Μπορούν οι Stepper Motors να λειτουργούν συνεχώς;

Γενικά, όλοι οι κινητήρες λειτουργούν ή περιστρέφονται συνεχώς, αλλά οι περισσότεροι από τους κινητήρες δεν μπορούν να σταματήσουν όταν βρίσκονται σε ισχύ, Όταν προσπαθείτε να περιορίσετε τον άξονα ενός κινητήρα όταν βρίσκεται υπό τροφοδοσία, τότε θα καεί ή θα σπάσει.

Εναλλακτικά, οι κινητήρες stepper έχουν σχεδιαστεί για να κάνουν ένα διακριτό βήμα, στη συνέχεια περιμένετε εκεί πάλι βήμα και παραμείνετε εκεί. Αν θέλουμε να παραμείνουμε τον κινητήρα σε μία θέση για λιγότερο χρόνο πριν πάμε πάλι, τότε θα μοιάζει να περιστρέφεται συνεχώς. Η κατανάλωση ισχύος αυτών των κινητήρων είναι υψηλή, αλλά η απόσβεση ισχύος συμβαίνει κυρίως όταν ο κινητήρας σταματήσει ή έχει σχεδιαστεί κακώς, τότε υπάρχει πιθανότητα υπερθέρμανσης. Εξαιτίας αυτού του λόγου, η τρέχουσα παροχή του κινητήρα μειώνεται συχνά όταν ο κινητήρας βρίσκεται σε θέση κράτησης για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα.

Ο κύριος λόγος είναι, όταν ο κινητήρας περιστρέφεται, το μέρος ηλεκτρικής ισχύος εισόδου του μπορεί να αλλάξει σε μηχανική ισχύ. Όταν ο κινητήρας σταματά ενώ περιστρέφεται, τότε όλη η ισχύς εισόδου μπορεί να αλλάξει σε θερμότητα στο εσωτερικό του πηνίου.

Πλεονεκτήματα

ο πλεονεκτήματα του κινητήρα stepper συμπεριλάβετε τα ακόλουθα.

• Τραχύτητα
• Απλή κατασκευή
• Μπορεί να λειτουργήσει σε ένα σύστημα ελέγχου ανοιχτού βρόχου
• Η συντήρηση είναι χαμηλή
• Λειτουργεί σε οποιαδήποτε κατάσταση
• Η αξιοπιστία είναι υψηλή
• Η γωνία περιστροφής του κινητήρα είναι ανάλογη με τον παλμό εισόδου.
• Ο κινητήρας έχει πλήρη ροπή σε ακινησία.
• Ακριβής τοποθέτηση και επαναληψιμότητα της κίνησης, καθώς οι καλοί βηματικοί κινητήρες έχουν ακρίβεια 3 - 5% του βήματος και αυτό το σφάλμα δεν είναι σωρευτικό από το ένα βήμα στο άλλο.
• Εξαιρετική ανταπόκριση στην εκκίνηση, τη διακοπή και την αντιστροφή.
• Πολύ αξιόπιστο αφού δεν υπάρχουν βούρτσες επαφής στον κινητήρα. Επομένως, η διάρκεια ζωής του κινητήρα εξαρτάται απλώς από τη διάρκεια ζωής του ρουλεμάν.
• Η απόκριση του κινητήρα στους ψηφιακούς παλμούς εισόδου παρέχει έλεγχο ανοιχτού βρόχου, καθιστώντας τον κινητήρα απλούστερο και λιγότερο δαπανηρό για έλεγχο.
• Είναι δυνατή η επίτευξη συγχρονικής περιστροφής πολύ χαμηλής ταχύτητας με ένα φορτίο που συνδέεται απευθείας με τον άξονα.
• Ένα μεγάλο εύρος στροφών περιστροφής μπορεί να πραγματοποιηθεί καθώς η ταχύτητα είναι ανάλογη με τη συχνότητα των παλμών εισόδου.

Μειονεκτήματα

ο μειονεκτήματα του κινητήρα stepper συμπεριλάβετε τα ακόλουθα.

• Η απόδοση είναι χαμηλή
• Η ροπή ενός κινητήρα μειώνεται γρήγορα με ταχύτητα
• Η ακρίβεια είναι χαμηλή
• Τα σχόλια δεν χρησιμοποιούνται για τον καθορισμό πιθανών χαμένων βημάτων
• Μικρή ροπή προς την αναλογία αδράνειας
• Εξαιρετικά θορυβώδες
• Εάν ο κινητήρας δεν ελέγχεται σωστά, μπορεί να συμβούν συντονισμοί
• Η λειτουργία αυτού του κινητήρα δεν είναι εύκολη σε πολύ υψηλές ταχύτητες.
• Το ειδικό κύκλωμα ελέγχου είναι απαραίτητο
• Σε σύγκριση με τους κινητήρες DC, χρησιμοποιεί περισσότερο ρεύμα

Εφαρμογές

ο εφαρμογές κινητήρα stepper συμπεριλάβετε τα ακόλουθα.

1. Βιομηχανικά μηχανήματα - Οι κινητήρες Stepper χρησιμοποιούνται σε μετρητές αυτοκινήτων και εξοπλισμό αυτόματης παραγωγής εργαλειομηχανών.
2. Ασφάλεια - νέα προϊόντα επιτήρησης για τη βιομηχανία ασφάλειας.
3. Ιατρικός - Οι κινητήρες Stepper χρησιμοποιούνται μέσα σε ιατρικούς σαρωτές, δειγματοληπτικά δείγματα, και βρίσκονται επίσης σε ψηφιακή οδοντιατρική φωτογραφία, αντλίες υγρών, αναπνευστήρες και μηχανήματα ανάλυσης αίματος.
4. Καταναλωτικά ηλεκτρονικά - Βηματικοί κινητήρες σε κάμερες για αυτόματες λειτουργίες εστίασης και εστίασης ψηφιακής φωτογραφικής μηχανής.

Επίσης, έχετε εφαρμογές επαγγελματικών μηχανημάτων, εφαρμογές περιφερειακών υπολογιστών.

Επομένως, αυτό είναι όλο μια επισκόπηση του βηματικού κινητήρα όπως κατασκευή, αρχή λειτουργίας, διαφορές, πλεονεκτήματα, μειονεκτήματα και τις εφαρμογές της. Τώρα έχετε μια ιδέα για τους τύπους των σούπερ κινητήρων και των εφαρμογών τους, εάν έχετε απορίες σχετικά με αυτό το θέμα ή το ηλεκτρικό και ηλεκτρονικά έργα αφήστε τα σχόλια παρακάτω.

Δικαιώματα φωτογραφίας

• Stepper Motor από MST