استپ موتور چیست و چگونه کار می کند؟

استپ موتور چیست ؟ استپ موتور نوعی از موتور dc است که به صورت گسسته حرکت میکند. درون استپ موتور چندین سیم پیچ وجود دارد که در گروه هایی به نام فاز قرار داده شده اند. با عبور الکتریسیته از هر یک از این فازها، موتور با سرعت یک گام در واحد زمانی به چرخش در می آید.

با کنترل کردن گام های استپ موتور توسط یک کامپیوتر، میتوان کنترل سرعت و موقعیت بسیار دقیقی به دست آورد. به همین دلیل استپر موتورها گزینه هایی مناسب برای استفاده در پروژه هایی هستند که نیاز به کنترل حرکت دقیق دارند. استپ موتورها در اندازه ها و انواع مختلف با مشخصات الکتریکی متفاوت برای کارهای صنعتی مختلفی وجود دارند که بر حسب نیاز متیوان یکی از آن ها را انتخاب کرد.

اجزا تشکیل دهنده استپ موتور

استپ موتور از قسمت های استاتور، روتور و قاب های سر و انتها تشکیل شده است.

استاتور : در قسمت استاتور تعدادی سیم پیچ با هم گروه بندی شده اند. مثلا در استپ موتور دو فاز دو گروه سیم پیچ میبینید که از داخل با هم اتصال دارند که نهایتا چهار سیم از آن ها بیرو ن آمده که دو به دو به هر کدام به گروه سیم چیپ ها متصل اند. در استپ موتور سه فاز شش سیم خروجی خواهید داشت و در استپ موتور 5 فاز 10 سیم خروجی. البته این نکته باید گفته شود که در استپ موتورها گاها این ده سیم یا شش سیم از داخل با یکدیگر سری یا موازی میشوند و بیرون می آیند.

روتور : روتور معمولا بسته به اینکه گشتاور استپ موتور و طول استپ موتور چقدر است تعدا دطبقات کمتر یا بیشتری دارد. مثلا در یک استپ موتور که 4 طبقه است اگر میخواهد طول بیشتری داشته باشد میتواند تا 8 طبقه شود که در نتیجه آن گشتاور استپ موتور بیشتر میشود یا میتواند طول آن به 2 طبقه کاهش پیدا کند که در آن صورت نیز گشتاور استپ موتور نصف خواهد شد.

قاب استپ موتور : در تمامی استپ موتور ها بر خلاف باقی موتورها که بوش و بلبرینگ وجود دارد در استپ موتور در دو طرف فقط بلبرینگ میبینید. علت عمر بالای استپ موتور هم همین موضوع است یعنی اثری از ذغال نمیبینید که بخواهد تمام شود یا اینکه بوشی وجود ندارد که بوش بخواهد جا بیندازد و خراب شود و عملکرد استپ موتور با مشکل مواجه شود.

میکرواستپ در درایور استپ موتور به چه معناست؟

گام پیش فرض استپ موتورها به طور عمومی یا 1.8 درجه است (دو فازها)، یا 1.2 درجه (سه فازها) و یا 0.75 درجه (پنج فازها) و این به این معنی است که با ولتاژدهی فاز بعدی نسبت به فاز قبلی، این گام توسط استپ موتور طی خواهد شد.

میکرواستپ در درایور استپ موتور چگونه عمل می کند؟

درایورهای میکرواستپ بجای آنکه ولتاژ را به صورت صفر و یک به فازهای متوالی موتور تحویل دهند، آن را تقسیم نموده و به عنوان مثال در میکرواستپ با تقسیمات 16، در مرحله اول 1/16 ولتاژ را به فاز اول و 15/16 آن را به فاز دوم تحویل می دهند. در مرحله دوم 2/16 را به فاز اول و 14/16 را به فاز دوم. و به این ترتیب رزولوشن حرکت موتور را ریزتر و دقیقتر می کنند.

چه تأثیری دارد؟

این امر باعث می شود دقت حرکت استپ موتور بالا رفته و در عین حال لرزش استپ موتور بمقدار زیادی کنترل شود.

چه معایبی دارد؟

در میکرو استپ های بالا، باعث کاهش گشتاور موتور شده و احتمال گم کردن پالس نیز زیاد می شود.

مقایسه انواع استپ موتور از لحاظ مشخصات فنی

منظور از استپ موتور 2 فاز ، استپ موتور 3 فاز و استپ موتور 5 فاز چیست؟ چه تفاوتهایی با هم دارند؟ موارد استفاده هر کدام کجاست ؟

مقایسه انواع استپ موتور از لحاظ مشخصات فنی :

1- سرعت کارکرد استپ موتور:

5 فاز > 3 فاز > 2 فاز

2- دقت کارکرد استپ موتور:

5 فاز> 3 فاز > 2 فاز

3- صرفه اقتصادی استپ موتورها :

2 فاز > 3 فاز > 5 فاز

4- موجودی بازار :

2 فاز > 5 فاز > 3 فاز

مقایسه انواع استپ موتور از لحاظ کاربرد

5- استپ موتورهای 3 فاز بیشتر در حرکتهای با رفت و برگشت زیاد و سریع به کار می روند.

6- استپ موتورهای 5 فاز در حرکتهای با سرعت و دقت بالا به کار گرفته می شوند، تا جاییکه یک استپ موتور 5 فاز با درایور میکرواستپ می تواند دقتی تقریبا معادل یک سرو موتور 17 بیتی داشته باشد.

7- استپ موتورهای 5 فاز با درایور معمولی (Full/Half) لرزش بسیار کمی دارند و جز در موارد با دقت زیاد، نیازی به درایور میکرو استپ ندارند.

8- استپ موتور های دو فاز با درایور معمولی (Full/Half) لرزش زیادی دارند و می بایست برای حذف لرزش آنها از روشهای مکانیکی استفاده نمود.

به صورت کلی، اگر در پروژه های خود از سرو موتور (+گیربکس) استفاده می کنید، ولی به سرعت بالایی نیاز ندارید (کمتر از 500RPM) و گشتاور مورد نیازتان نیز کمتر از 30N.M است، می توانید جهت کاهش هزینه های خود به استپ موتور فکر کنید.

مزایا و معایب استفاده از استپ موتور

مزایای استپ موتور : با هزینه خیلی کم پروژه های کنترل موقعیت میتوان انجام داد. ابعاد کوچکی دارند و در ابعاد کوچک گشتاور زیادی میتوانند اعمال کنند. سایزبندی های مختلف دارند و بسته به پروژه های مختلف میتوان از آن ها استفاده کرد. درایورهای آن ها درایور های ساده ای است و کار با آن ها ساده است.

معایب استپ موتور : در سرعت های خیلی بالا نمیتوانند کار بکنند. اگر در پروژه اینرسی بار زیاد باشد احتمال اینکه خطایی رخ دهد وجود دارد و آن خطا باید به نوعی اصلاح شود به این صورت که درسیستم کالیبراسیون قرار داد یا انیکه انکودری داشته باشید تا خطاها را تشخیص دهد.

نسل جدید استپ موتورها (ezi-servo) چگونه کار می کند و چه مزایایی در مقایسه با سرو موتورهای ac دارد ؟

ایزی-سروو ها (Ezi-Servo)، استپ موتورهای انکودردار (Closed-Loop Step Motor) هستند که با درایور استپ موتور مربوطه می توانند به صورت سرو (حلقه بسته) و با دقت بالا عمل نمایند.

ایزی-سرو ها در مقایسه با سرو موتورهای معمول AC موجود در بازار:

1- قیمت پایین تر نسبت به سرو موتورهای با گشتاور مساوی دارند.

2- ابعاد کوچکتر نسبت به سرو موتورهای با گشتاور مساوی دارند.

3- با توجه به اینکه در دور پایین، گشتاور بالایی تولید می کنند، جایگزین مناسبی جهت ترکیب « سرو موتور + گیربکس خورشیدی » در CNC ها بوده و با قیمت پایین تر، بدون لقی عمل می نمایند.

4- با توجه به ساختار استپ این نوع موتورها، از خطاهای ناشی از Tuning ناصحیح سرو موتور در تثبیت موقعیت جلوگیری می شود.

5- با توجه به میکرو استپ بودن درایور این موتورها، هیچ گونه لرزشی در هنگام کار وجود ندارد.

6- تقریبا همیشه در سرو موتور ها در هنگام کنترل موقعیت، خطای ناشی از Overshoot وجود خواهد داشت که در ساختار استپ گونه سرو استپ ها چنین خطایی رخ نمی دهد.

7-این نوع موتورها با توجه به ساختار استپ آن، نمی توانند در دورهای بالا کار کنند.

پاسخ به یک پرسش: برای استپ موتور درایور آماده بخریم یا خودمان آن را بسازیم ؟

استپ موتورها قیمت مناسبی دارند. یعنی اگر بخواهید یک پروژه کنترل موقعیت را با یک موتور دسی انکودر دار یا یک موتور اسی اینورتر دار یا یک سرو ایسی انجام دهید همه این ها در مقایسه با پروژه ای که با استپ موتور و درایور انجام میشود قطعا هزینه استپ موتور و درایور هزینه مناسب تری خواهد بود و در تیراژ برای دستگاه هایی که قرار است در تعداد زیاد تولید شود قطعا هزینه تمام شده موتور خیلی مناسب تر خواهد بود. بعضی افراد در پروژه هایی که تعداد مصرف موتور زیاد است درایور را خودشان میسازند و این امکان وجود دارد البته ما این پیشنهاد را نمیدهیم که برای پروژه هایی با تعداد پایین خودتان درایور استپ موتور بسازید، چون سعی و خطا برای ساخت درایور استپ موتور و هزینه های طراحی و سعی و خطا انقدر زیاد است که برای تعداد کم به صرفه نیست و اگر پروژه ای دارید که حداقل 100 استپ موتور در آن استفاده میشود میتوان به این گزینه فکر کرد در غیر این صورت پیشنهاد داده میشود که از درایورهای استاندارد موجود در بازار استفاده شود.