Step Motor Nedir: Türleri ve Çalışması

Step motor, elektrik gücünü mekanik güce dönüştüren elektromekanik bir cihazdır. Ayrıca, tam bir dönüşü geniş bir adım sayısına bölebilen fırçasız, senkronize bir elektrik motorudur. Motorun konumu, uygulamaya göre dikkatlice boyutlandırıldığı sürece, herhangi bir geri bildirim mekanizması olmadan doğru bir şekilde kontrol edilebilir. Step motorlar anahtarlamaya benzer relüktans motorları. Kademeli motor, bir elektrik darbesi sağlandığında motor şaftının kesin bir mesafe döndürmesini sağlamak için mıknatıslar için çalışma teorisini kullanır. Statorun sekiz kutbu vardır ve rotorun altı kutbu vardır. Rotor, tam bir devir yapmak için 24 adımı hareket ettirmek için 24 elektrik darbesine ihtiyaç duyacaktır. Bunu söylemenin bir başka yolu da, motorun aldığı her elektrik darbesi için rotorun tam olarak 15 ° hareket edeceğidir.

İnşaat ve Çalışma Prensibi

step motorun yapımı bir ile oldukça ilgilidir DC motoru . Ortada bulunan ve üzerine kuvvet uygulandığında dönecek olan Rotor gibi kalıcı bir mıknatıs içerir. Bu rotor bir hayır ile çevrelenmiştir. Her tarafına manyetik bir bobin aracılığıyla sarılmış olan statorun. Stator, statorların içindeki manyetik alanların rotorun hareketini kontrol edebilmesi için rotorun yakınına yerleştirilmiştir.

Step Motor

Step motor, her statora birer birer enerji verilerek kontrol edilebilir. Böylece stator mıknatıslanacak ve ilerlemek için rotor üzerinde itici enerji kullanan bir elektromanyetik kutup gibi çalışacaktır. Statorun alternatif mıknatıslama ve manyetikliği giderme özelliği, rotoru kademeli olarak değiştirecek ve mükemmel bir kontrolden geçmesine izin verecektir.

step motor çalışma prensibi Elektro-Manyetizmadır. Kalıcı bir mıknatısla yapılmış bir rotor içerirken, bir stator elektromıknatıslarla yapılır. Stator sargısına besleme sağlandıktan sonra, stator içinde manyetik alan geliştirilecektir. Şimdi motordaki rotor, statorun dönen manyetik alanıyla birlikte hareket etmeye başlayacaktır. Dolayısıyla bu motorun temel çalışma prensibi budur.

Step Motor Yapısı

Bu motorda, elektromanyetik statorlar ile çevrelenmiş yumuşak bir demir vardır. Rotorun yanı sıra statorun kutupları, step tipine bağlı değildir. Bu motorun statorlarına enerji verildikten sonra rotor dönerek statorla aynı hizaya gelecektir, aksi takdirde stator boyunca en az boşluğa sahip olacak şekilde döner. Bu şekilde, statorlar, step motoru döndürmek için bir seri halinde etkinleştirilir.

Sürüş Teknikleri

Step motor sürüş tekniği Karmaşık tasarımları nedeniyle bazı özel devreler ile mümkün olabilir. Bu motoru sürmek için birkaç yöntem vardır, bunlardan bazıları aşağıda dört fazlı bir step motor örneği alınarak tartışılmıştır.

Tek Uyarma Modu

Bir step motoru sürmenin temel yöntemi tek bir uyarma modudur. Eski bir yöntemdir ve şu anda pek kullanılmamaktadır ancak bu teknik hakkında bilgi sahibi olunmalıdır. Bu teknikte her faz, aksi halde yan yana duran stator, alternatif olarak özel bir devre ile tek tek tetiklenecektir. Bu, rotoru ileri hareket ettirmek için statoru mıknatıslayacak ve manyetikliğini azaltacaktır.

Tam Adım Sürüş

Bu teknikte, çok daha kısa sürede bir yerine iki stator aynı anda etkinleştirilir. Bu teknik yüksek torkla sonuçlanır ve motorun yüksek yükü sürmesine izin verir.

Yarım Adım Sürücü

Bu teknik oldukça Tam adım sürüşü ile ilgilidir çünkü iki stator yan yana düzenlenecek ve böylece ilk önce etkinleştirilecek, üçüncüsü ise ondan sonra etkinleştirilecektir. İlk olarak iki statoru değiştirmek için bu tür bir döngü ve bundan sonra üçüncü stator motoru çalıştıracaktır. Bu teknik, torku azaltırken step motorun daha iyi çözünürlüğü ile sonuçlanacaktır.

Mikro Adımlama

Bu teknik, doğruluğu nedeniyle en sık kullanılır. Değişken adım akımı, step motor sürücü devresi sinüzoidal bir dalga formu içinde stator bobinlerine doğru. Bu küçük adım akımıyla her adımın doğruluğu artırılabilir. Bu teknik, yüksek doğruluk sağladığından ve çalışma gürültüsünü büyük ölçüde azalttığından yaygın olarak kullanılmaktadır.

Step Motor Devresi ve Çalışması

Step motorlar farklı çalışır DC fırça motorları , terminallerine voltaj uygulandığında dönen. Diğer yandan step motorlar, merkezi dişli şekilli bir demir parçasının etrafına yerleştirilmiş çok sayıda dişli elektromıknatısa etkili bir şekilde sahiptir. Elektromıknatıslara harici bir kontrol devresi, örneğin bir mikro denetleyici tarafından enerji verilir.

Step Motor Devresi

Motor şaftını döndürmek için önce bir elektromıknatısa güç verilir, bu da dişlinin dişlerinin elektromıknatısın dişlerine manyetik olarak çekilmesini sağlar. Dişlinin dişleri böylece birinci elektromıknatısla hizalandığında, bir sonraki elektromıknatıstan biraz kaymış olurlar. Böylece, bir sonraki elektromıknatıs AÇIK duruma getirildiğinde ve birincisi KAPALI konuma getirildiğinde, dişli bir sonraki ile hizalamak için hafifçe döner ve oradan işlem tekrarlanır. Bu küçük dönüşlerin her birine, tam dönüş yapan tam sayıdaki adımlarla adım adı verilir.

Bu şekilde motor hassas bir şekilde döndürülebilir. Step motor sürekli dönmez, adım adım dönerler. 90'lı 4 bobin var^veyastator üzerine sabitlenmiş birbirleri arasındaki açı. Kademeli motor bağlantıları, bobinlerin birbirine bağlanma şekli ile belirlenir. Bir step motorda bobinler bağlı değildir. Motorda 90^veyabobinlerin döngüsel bir sırayla enerjilendirildiği dönme adımı, mil dönüş yönünü belirler.

Bu motorun çalışması anahtarın çalıştırılmasıyla gösterilir. Bobinler 1 saniyelik aralıklarla seri olarak etkinleştirilir. Mil 90 dönüyor^veyabir sonraki bobin her etkinleştirildiğinde. Düşük hızdaki torku doğrudan akımla değişecektir.

Step Motor Türleri

Üç ana tip step motor vardır, bunlar:

• Kalıcı mıknatıs step
• Hibrit senkron step
• Değişken isteksizlik step

Kalıcı Mıknatıslı Step Motor

Kalıcı mıknatıslı motorlar, rotorda kalıcı bir mıknatıs (PM) kullanır ve rotor PM ile stator elektromıknatısları arasındaki çekim veya itme üzerinde çalışır.

Bu, piyasada bulunan farklı tipteki step motorlara kıyasla en yaygın step motor türüdür. Bu motor, motorun yapısında kalıcı mıknatıslar içerir. Bu tür bir motor aynı zamanda teneke kutu / kutu istifleme motoru olarak da bilinir. Bu step motorun ana yararı, daha az üretim maliyetidir. Her devrim için 48-24 adımı vardır.

Değişken Relüktans Step Motor

Değişken relüktans (VR) motorlar düz demir rotora sahiptir ve minimum isteksizliğin minimum boşlukla oluşması prensibine göre çalışır, bu nedenle rotor noktaları stator mıknatıs kutuplarına doğru çekilir.

Değişken relüktans gibi step motor, temel motor tipidir ve son yıllarda kullanılmaktadır. Adından da anlaşılacağı gibi, rotorun açısal konumu esas olarak manyetik devrenin statorun dişleri ve rotor arasında oluşabilecek isteksizliğine bağlıdır.

Hibrit Senkron Step Motor

Hibrit step motorlar, küçük paket boyutlarında maksimum güç elde etmek için kalıcı mıknatıs (PM) ve değişken relüktans (VR) tekniklerinin bir kombinasyonunu kullandıkları için adlandırılmıştır.

En popüler motor türü hibrit step motor çünkü sabit mıknatıslı rotora kıyasla hız, adım çözünürlüğü ve tutma torku açısından iyi bir performans sağlar. Ancak, bu tür bir step motor, sabit mıknatıslı step motorlara kıyasla pahalıdır. Bu motor, hem kalıcı mıknatıs hem de değişken relüktans step motorların özelliklerini birleştirir. Bu motorlar, 1.5, 1.8 ve 2.5 derece gibi daha az adım açısının gerekli olduğu yerlerde kullanılır.

Step Motor Nasıl Seçilir?

İhtiyacınız için bir step motor seçmeden önce, motorun tork-hız eğrisini incelemek çok önemlidir. Dolayısıyla bu bilgi motor tasarımcısından elde edilebilir ve motorun belirli bir hızdaki torkunun grafiksel bir sembolüdür. Motorun tork-hız eğrisi, uygulamanın gereklilikleriyle yakından eşleşmelidir, aksi takdirde beklenen sistem performansı elde edilemez.

Kablolama Türleri

Kademeli motorlar genellikle tek kutuplu, aksi takdirde iki kutuplu gibi iki fazlı motorlardır. Tek kutuplu bir motordaki her faz için iki sargı vardır. Burada, merkezden kılavuzlu, iki sargı arasında bir direğe doğru ortak bir uçtur. Tek kutuplu motorun 5 ila 8 ucu vardır.

İki kutbun ortak uçlarının bölünmüş olduğu ancak merkezden vurulmuş olan yapımda, bu step motor altı uç içerir. İki kutuplu orta kılavuzlar içeride kısaysa, bu motorda beş kablo bulunur. 8 uçlu tek kutuplu, hem seri hem de paralel bağlantıyı kolaylaştırırken, beş uçlu veya altı uçlu motor stator bobinin seri bağlantısına sahiptir. Tek kutuplu motorun çalışması basitleştirilebilir çünkü onları çalıştırırken, çift telli motorlar olarak bilinen tahrik devresindeki akım akışını tersine çevirme gerekliliği yoktur.

İki kutuplu bir step motorda, her kutup için tek bir sargı vardır. Besleme yönünün, tahrik devresi boyunca değişmesi gerekir, böylece karmaşık hale gelir, bu nedenle bu motorlara tek tip motorlar denir.

Değişen Saat Darbeleriyle Step Motor Kontrolü

Step motor kontrolü devre, temel olarak düşük güç uygulamalarında kullanılan basit ve düşük maliyetli bir devredir. Devre, kararlı bir çoklu vibratör olarak 555 zamanlayıcı IC'den oluşan şekilde gösterilmiştir. Sıklık, verilen ilişki kullanılarak hesaplanır.

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

Değişen Saat Darbeleriyle Step Motor Kontrolü

Zamanlayıcının çıkışı, halka sayacı olarak yapılandırılmış iki 7474 ikili 'D' flip-flop (U4 ve U3) için bir saat olarak kullanılır. Güç başlangıçta açıldığında, yalnızca ilk flip-flop ayarlanır (yani, U3'ün 5. pinindeki Q çıkışı mantık '1'de olacaktır) ve diğer üç flip-flop sıfırlanır (yani Q'nun çıkışı mantıkta 0). Bir saat darbesi alındığında, ilk iki parmak arası terlik mantıksal '1' çıkışı, ikinci iki parmak arası terlik (U3'ün 9 numaralı pimi) kaydırılır.

Böylece mantık 1 çıkışı, her saat darbesinde dairesel olarak değişmeye devam eder. Dört flip-flopun tümünün Q çıkışları, ULN2003 (U2) içindeki Darling-ton transistör dizileri ile güçlendirilir ve ULN2003'ün 16, 15,14, 13 ve kırmızı ile turuncu, kahverengi, sarı, siyah step motor sargılarına bağlanır. + ve arz.

Sargının ortak noktası, ULN2003'ün 9. pinine de bağlı olan + 12V DC beslemesine bağlıdır. Sargılar için kullanılan renk kodu markadan üretime değişiklik gösterebilir. Güç açıldığında, ilk flip-flopun SET pinine ve diğer üç flip-flopun CLR pinine bağlı kontrol sinyali aktif 'düşük' duruma geçer (R1 tarafından oluşturulan güç açma-sıfırlama devresi nedeniyle) -C1 kombinasyonu) ilk flip-flopu ayarlamak ve kalan üç flip-flopu sıfırlamak için.

Sıfırlamada, IC3'ün Q1'i 'yüksek' olurken diğer tüm Q çıkışları 'düşük' olur. Sıfırlama anahtarına basılarak harici bir sıfırlama etkinleştirilebilir. Sıfırlama anahtarına basarak step motoru durdurabilirsiniz. Sıfırlama anahtarını serbest bırakarak motor aynı yönde dönmeye başlar.

Step Motor ve Servo Motor arasındaki fark

Servo motorlar yüksek torklu ve hızlı uygulamalar için uygunken, kademeli motor daha ucuzdur, bu nedenle yüksek tutma torku, düşük ila orta hızlanma, açık aksi takdirde kapalı döngü çalışma esnekliğinin gerekli olduğu yerlerde kullanılırlar. Step motor ile servo motor arasındaki fark aşağıdakileri içerir.

Step Motor vs DC Motor

Hem step hem de dc motorlar farklı endüstriyel uygulamalarda kullanılır, ancak bu iki motor arasındaki temel farklar biraz kafa karıştırıcıdır. Burada, bu iki tasarım arasındaki bazı ortak özellikleri listeliyoruz. Her bir özellik aşağıda tartışılmıştır.

Step Motor Parametreleri

Kademeli motor parametreleri temel olarak adım açısı, her devir için adımlar, her saniye için adımlar ve RPM'yi içerir.

Adım Açısı

Kademeli motorun adım açısı, stator girişine tek bir darbe verildiğinde motor rotorunun döndüğü açı olarak tanımlanabilir. Motorun çözünürlüğü, motorun adım sayısı ve rotorun devir sayısı olarak tanımlanabilir.

Çözünürlük = Adım Sayısı / Rotorun Devir Sayısı

Motorun düzenine adım açısı ile karar verilebilir ve derece cinsinden ifade edilir. Bir motorun çözünürlüğü (adım numarası) no. rotorun tek bir devri içinde gerçekleşen adımların sayısı. Motorun adım açısı küçük olduğunda, bu motorun düzenlenmesi için çözünürlük yüksektir.

Bu motor aracılığıyla nesnelerin düzenlemelerinin kesinliği esas olarak çözünürlüğe bağlıdır. Çözünürlük yüksek olduğunda doğruluk düşük olacaktır.

Bazı hassas motorlar, 0.36 derecelik adım açısı dahil olmak üzere tek bir devirde 1000 adım oluşturabilir. Tipik bir motor, her bir devir için 200 adımlık 1,8 derecelik adım açısı içerir. Normal motorlarda 15 derece, 45 derece ve 90 derece gibi farklı adım açıları çok yaygındır. Açı sayısı ikiden altıya değişebilir ve oluklu direk parçalarından küçük bir adım açısı elde edilebilir.

Her Devrim için Adımlar

Her çözünürlük için adımlar, toplam bir devir için gerekli adım açılarının sayısı olarak tanımlanabilir. Bunun formülü 360 ° / Adım Açısıdır.

Her Saniyede Adımlar

Bu tür bir parametre esas olarak her saniye içinde kapsanan adımların sayısını ölçmek için kullanılır.

Dakika Başına Devir

RPM, dakika başına devirdir. Devir frekansını ölçmek için kullanılır. Yani bu parametreyi kullanarak tek bir dakikadaki devir sayısını hesaplayabiliriz. Step motorun parametreleri arasındaki ana ilişki aşağıdaki gibidir.

Her Saniyedeki Adımlar = Dakika Başına Devir x Devir Başına Adımlar / 60

8051 Mikrodenetleyici ile Step Motor Arayüzü

8051 ile step motor arabirimi, bu motoru çalıştırmak için hangi sürücü modunu seçmemiz gerektiğine bağlı olarak, motorun dört teline 0 ve 1'i vererek dalga sürücü, tam adım sürüş ve yarım adım sürücü gibi üç modu kullanarak çok basittir.

Kalan iki tel bir voltaj kaynağına bağlanmalıdır. Burada, tek kutuplu step motor, bobinlerin dört ucunun ULN2003A kullanılarak mikro denetleyicideki port-2'nin birincil dört pimine bağlandığı yerlerde kullanılır.

Bu mikro denetleyici, bobinleri çalıştırmak için yeterli akımı sağlamadığından mevcut sürücü IC'si ULN2003A'yı seviyor. ULN2003A kullanılmalıdır ve 7 çift NPN Darlington transistörünün koleksiyonudur. Darlington çiftinin tasarımı, maksimum akım amplifikasyonu elde etmek için bağlanan iki bipolar transistör aracılığıyla yapılabilir.

ULN2003A sürücü IC'sinde, giriş pinleri 7, çıkış pinleri 7'dir, burada iki pin güç kaynağı ve Toprak terminalleri içindir. Burada 4 girişli ve 4 çıkışlı pinler kullanılmaktadır. ULN2003A'ya alternatif olarak L293D IC, akım amplifikasyonu için de kullanılır.

İki ortak kabloyu ve dört bobin kablosunu çok dikkatli bir şekilde gözlemlemeniz gerekir, aksi takdirde step motor dönmez. Bu, bir multimetre ile direnç ölçülerek gözlemlenebilir, ancak multimetre, iki tel fazı arasında herhangi bir okuma göstermez. Ortak tel ve diğer iki tel eşit fazda olduğunda, benzer bir direnç göstermelidir, oysa benzer aşamadaki iki bobin bitiş noktaları, ortak nokta ve bir uç nokta arasındaki dirençle karşılaştırıldığında çift direnci gösterecektir.

Sorun giderme

• Sorun giderme, motorun çalışıp çalışmadığını kontrol etme işlemidir. Aşağıdaki kontrol listesi, step motorda sorun gidermek için kullanılır.
• İlk önce bağlantıları ve devrenin kodunu doğrulayın.
• Sorun yoksa, daha sonra motorun uygun voltaj beslemesini aldığını doğrulayın, aksi takdirde dönmemekle birlikte sadece titreşir.
• Gerilim beslemesi iyi ise, ULN2003A IC ile bağlantılı olan dört bobinin uç noktalarını doğrulayın.
• İlk olarak, iki genel uç noktayı keşfedin ve 12v beslemeye sabitleyin, ardından kalan dört kabloyu IC ULN2003A'ya sabitleyin. Step motor çalışana kadar tüm olası kombinasyonları deneyin. Bunun bağlantısı uygun değilse bu motor dönme yerine titreyecektir.

Step Motorlar Sürekli Çalışabilir mi?

Genel olarak, tüm motorlar sürekli çalışır veya döner, ancak motorların çoğu güç altındayken duramaz, Bir motorun şaftını güç kaynağı altındayken kısıtlamaya çalıştığınızda yanar veya kırılır.

Alternatif olarak, kademeli motorlar ayrı bir adım atmak, sonra orada tekrar adım beklemek ve orada kalmak için tasarlanmıştır. Tekrar adım atmadan önce motorun tek bir yerde daha kısa süre kalmasını istersek, sürekli dönüyor gibi görünecektir. Bu motorların güç tüketimi yüksektir, ancak güç kaybı esas olarak motor durdurulduğunda veya kötü tasarlandığında meydana gelir ve bu durumda aşırı ısınma olasılığı vardır. Bu nedenle motorun akım beslemesi, motor daha uzun süre bekletme konumunda kaldığında sıklıkla azalır.

Bunun ana nedeni, motor döndükten sonra, giriş elektrik güç parçasının mekanik güce değiştirilebilmesidir. Motor dönerken durdurulduğunda, tüm giriş gücü bobinin içinde ısıya dönüştürülebilir.

Avantajlar

step motorun avantajları aşağıdakileri dahil edin.

• Sağlamlık
• Basit yapı
• Açık döngü kontrol sisteminde çalışabilir
• Bakım düşük
• Her durumda çalışır
• Güvenilirlik yüksek
• Motorun dönüş açısı giriş darbesiyle orantılıdır.
• Motor dururken tam torka sahiptir.
• İyi step motorlar bir adımın% 3 - 5 hassasiyetine sahip olduğundan ve bu hata bir adımdan diğerine kümülatif olmadığı için hassas konumlandırma ve hareketin tekrarlanabilirliği.
• Başlatma, durdurma ve geri gitmeye mükemmel tepki.
• Motorda kontak fırçaları olmadığı için çok güvenilir. Bu nedenle, motorun ömrü sadece yatağın ömrüne bağlıdır.
• Motorun dijital giriş darbelerine tepkisi, açık döngü kontrolü sağlayarak motoru daha basit ve kontrolünün daha az maliyetli olmasını sağlar.
• Doğrudan mile bağlanan bir yük ile çok düşük hızda senkron dönüş elde etmek mümkündür.
• Hız, giriş darbelerinin frekansı ile orantılı olduğundan çok çeşitli dönüş hızları gerçekleştirilebilir.

Dezavantajları

step motorun dezavantajları aşağıdakileri dahil edin.

• Verimlilik düşük
• Bir motorun Torku hızla azalır
• Doğruluk düşük
• Olası kaçırılan adımları belirlemek için geri bildirim kullanılmaz
• Atalet Oranına Doğru Küçük Tork
• Son Derece Gürültülü
• Motor düzgün şekilde kontrol edilmezse, rezonanslar oluşabilir.
• Bu motorun çok yüksek hızlarda çalışması kolay değildir.
• Özel kontrol devresi gereklidir
• DC motorlara kıyasla daha fazla akım kullanır

Başvurular

step motor uygulamaları aşağıdakileri dahil edin.

1. Sanayi makineleri - Step motorlar, otomotiv göstergelerinde ve takım tezgahlarında otomatik üretim ekipmanlarında kullanılır.
2. Güvenlik - güvenlik endüstrisi için yeni gözetim ürünleri.
3. Tıbbi - Step motorlar tıbbi tarayıcılarda, örnekleyicilerde kullanılır ve ayrıca dijital dişçilik fotoğrafçılığında, sıvı pompalarında, solunum cihazlarında ve kan analiz makinelerinde bulunur.
4. Tüketici Elektroniği - Otomatik dijital kamera odağı ve yakınlaştırma işlevleri için kameralardaki step motorlar.

Ayrıca iş makineleri uygulamaları, bilgisayar çevre birimleri uygulamaları da var.

Böylece, bu tamamen step motora genel bakış inşaat, çalışma prensibi, farklılıklar, avantajlar, dezavantajlar ve uygulamaları gibi. Artık bu konuyla ilgili herhangi bir sorunuz varsa veya elektrik ve elektrikle ilgili herhangi bir sorunuz varsa, süper motor türleri ve uygulamaları hakkında bir fikriniz var. elektronik projeler aşağıdaki yorumları bırakın.

Fotoğraf kredisi

• Step Motor sıralama MST