استپر موتور 2 فاز STP-43D1017

استپر موتور 

استپر موتور ( Stepper Motor ) یا استپ موتور ( Step Motor ) یا موتور پله ای یک موتور براشلس (Brushless )  الکتریکی DC است که یک دور کامل ( ۳۶۰ درجه ) را به تعدادی پله یا استپ مساوی تقسیم می نماید. کنترل موقعیت موتور پله ای برای رفتن به یک پله خاص یا ماندن در آن پله بدون استفاده از سیستم فیدبک می باشد و این نشانه دقت بالای این موتور ها است. این موتور ها در هر پله یا استپ به میزان خاصی بر حسب درجه دوران می کنند ، به عنوان مثال محور استپ موتور ۱٫۵ درجه در هر استپ ۱٫۵ درجه دوران می کنند.

موتور های DC جاروبک دار معمولا مادامی که به ترمینال های آنها ولتاژ اعمال شود به حرکت پیوسته ادامه می دهند. اما بر خلاف دسته یاد شده ، استپ موتور ها فاقد جاروبک یا براش هستند و مشخصه اصلی آنها که آنها را از سایر انواع موتورها متمایز می کند اینست که با اعمال پالس به ترمینال های آن ( عموما پالس های موج مربعی ) موقعیت شفت یا محور موتور به میزان مشخص و از پیش تعیین شده ای ( در هنگام تولید موتور ) دوران می کند. هر پالس به میزان مشخصی زاویه محور را تغییر می دهد. در استپر موتور ها در اطراف هسته مرکزی چندین الکترومگنت ( آهنربای های الکتریکی ) دندانه دار قرار دارند و در مرکز نیز یک سیلندر آهنی دندانه دار ( به شکل چرخ دنده ) وجود دارد. این الکترو مگنت ها بوسیله ی یک کنترلر خارجی ( به عنوان مثال میکرو کنترلر ) فعال و غیر فعال می شوند. با برانگیخته شدن اولین الکترومگنت ، سیلندر مرکزی دندانه دار شروع به چرخش می کند تا دندانه های روی سیلندر دقیقا مقابل دندانه های اولین الکترو مگنت قرار بگیرند. ( به خاطر داشته باشید در این حالت دندانه های سیلندر مرکزی فقط با دندانه های اولین الکترومگنت مطابقت می نماید و  با دندانه های سایر الکترومگنت ها انطباق ندارد. ) با فعال شدن الکترو مگنت بعدی و غیر فعال شدن اولین الکترومگنت ، دندانه های روی روتور (ROTOR) با دندانه های الکترومگنت بعدی منطبق می شود به هر یک از این چرخش ها یک پله یا یک استپ می گویند و بدین شکل یک استپ به جلو یا عقب حرکت می کند. با ادامه این فرآیند موتور به چرخش ادامه می دهد. استپ موتور ها می توانند به این شکل زوایای دقیقی را بپیمایند.

کاربرد استپر موتورها

هرچند کاربرد استپر موتورها امروزه بسیار گسترده است اما استپ موتورها را می توان در وسایلی مانند CNC ها ،پرینترهای سه بعدی (3D PRINTS) ، پرینتر های جوهر افشان ، اسکنر ها ، پلاتر ها ، فلاپی درایو ها ، دی وی دی درایو ها ( DVD Drive ) ، لنز بعضی از دوربین های دیجیتال یافت که البته این موارد گوشه ای از کاربرد استپ موتور هاست . به طور کلی برای سیستم هایی که نیاز است موقعیت دقیق ( افقی ، عمودی ) یا زاویه دقیق را تعیین کنیم می توانیم از استپ موتور ها استفاده نماییم.

استپ موتور ها در ساخت ماشین های عددی مانند CNC در صنعت استفاده های فراوانی دارند . همچنین استپ موتور ها در صنایع رباتیک نیز کاربرد وسیعی برای ساخت  بازوها و سایر اجزای دقیق ربات را به خود اختصاص داده اند.

استپر موتور در صنایع خودروسازی نیز کاربرد دارد و یکی از موارد کاربرد استپ موتور در خودروها کنترل میزان دور موتور ( گاز ) ، افزایش دور موتور هنگام استفاده از کولر ، جلوگیری از کاهش ناگهانی دور موتور و در کل ایجاد تعادل و کنترل دور موتور می باشد.

اصول کارکرد و راه اندازی استپر موتور

استپ موتورها دارای دندانه های مغناطیسی(الکترو مگنت) هستند که در اطراف شفت آهنی دندانه دار مرکزی موتور قرار گرفته اند  این دندانه های مغناطیسی به وسیله یک مدار خارجی به کمک میکروکنترلر تغذیه می شوند.

برای را اندازی این نوع موتورها یک پالس الکتریکی(جریان الکتریکی) به یکی از مغناطیس ها اعمال می شود و در نتیجه یک میدان مغناطیسی ایجاد میشود،  این میدان مغناطیسی ایجاد شده باعث میشود دندانه های روتور به مغناطیس مورد نظر(مغناطیسی که به آن پالس اعمال شده) جذب شود. زمانی که دندانه روتور درست روبروی مغناطیس مورد نظر قرار بگیرد موتور از حرکت می ایستد تا پالس بعدی به مغناطیس بعدی اعمال شود و دندانه و در نتیجه آن موتور شروع به حرکت کند و روبروی مغناطیس بعدی قرار بگیرد.

به هر یک از این چرخش ها استپ(پله)  می گویند و هر استپ موتور دارای تعداد مشخصی از این استپ ها می باشد، که تعدادشان در استپ موتور های مختلف متفاوت است اما در همه آنها نسبت تعداد استپ به دور موتور یک عدد صحیح خواهد بود.

انواع استپ موتورها

بطور کلی چهار نوع اصلی از استپ موتورها وجود دارد:

1. استپ موتورهای با مغناطیس دائم
2. استپ موتورهای سنکرون هیبرید
3. استپ موترهای با مقاومت مغناطیسی متغیر
4. استپ موتورهای لاوت LAVET TYPE

روتور موتورهای مغناطیس دائم(PM) از مغناطیسهای دائم تشکیل گردیده است و و با جاذبه و دافعه بین مغناطیس روتور و مغناطیس استاتور عمل می‌نماید. موتورهای با مقاومت مغناطیسی متغیر از یک صفحه آهنی به عنوان روتور استفاده گردیده و بر این اساس عمل می‌نماید که حداقل مقدار مقاومت مغناطیسی، زمانیکه روتور در حال جذب به سمت قطبهای استاتور است، زمانی رخ می‌دهد که حداقل فاصله وجود دارد. گروه سوم را به این دلیل هیبرید می‌نامند که در ساختار آنها از دو تکنیک مغناطیس دائم و مقاومت مغناطیسی متغیر با هم، جهت رسیدن به حداکثر توان در کوچکترین فضا استفاده شده است

مزایا و معایب استپ موتور ها

مزایا

• کنترل دیجیتالی ساده
• فاقد خطای تجمعی
• توقف ناگهانی بدون آسیب
• بدون جاروبک
• بدون نیاز به فیدبک
• پایدار
• ساختمان مکانیکی ساده
• راه‌اندازی ساده و ارزان
• عدم نیاز به سرویس و نگهداری

معایب 

• توان خروجی محدود
• دوران با پله ثابت
• راندمان کم