كيف تعمل Stepper Motors

كيف تعمل Stepper Motors

في هذا المنشور سوف نتعرف على محرك السائر. سنستكشف ما هو محرك السائر ، وآلية عمله الأساسية ، وأنواع المحركات السائر ، وأنماط التدرج ، وأخيرًا مزاياها وعيوبها.



ما هو السائر المحرك؟

المحرك السائر عبارة عن محرك بدون فرش يكمل عمود الدوران (الدوار) دورة واحدة بعدد محدد من الخطوات. نظرًا لطبيعة الدوران المتدرجة ، فإنها تكتسب اسمها كمحرك متدرج.

يوفر محرك متدرج تحكم دقيق بزاوية الدوران والسرعة. إنه تصميم ذو حلقة مفتوحة ، مما يعني أنه لا يتم تنفيذ أي آلية ردود فعل لتتبع الدوران.





يمكنه تغيير سرعته وتغيير اتجاه الدوران والقفل في موضع واحد على الفور. يتم تحديد عدد الخطوات حسب عدد الأسنان الموجودة في الدوار. على سبيل المثال: إذا كان المحرك المتدرج يتكون من 200 سن ،

360 (درجة) / 200 (بدون أسنان) = 1.8 درجة



إذن ، كل خطوة ستكون 1.8 درجة. يتم التحكم في المحركات السائر بواسطة ميكروكنترولر ودائرة السائق. يستخدم على نطاق واسع في طابعات الليزر والطابعات ثلاثية الأبعاد ومحركات الأقراص الضوئية والروبوتات وما إلى ذلك.

آلية العمل الأساسية:

قد يتكون المحرك المتدرج من عدة أعداد من الأعمدة الملفوفة بسلك نحاسي معزول يسمى الجزء الثابت أو الجزء غير المتحرك من المحرك. يسمى الجزء المتحرك من المحرك بالدوار ، والذي يتكون من عدة أعداد من الأسنان.

محرك متدرج يعرض عدد الأعمدة الجرحى بسلك نحاسي معزول يسمى الجزء الثابت أو الجزء غير المتحرك من المحرك

عندما يتم تنشيط أحد الأعمدة ، ستتماشى الأسنان الأقرب مع هذا القطب النشط ، وسوف تتوازن الأسنان الأخرى الموجودة على الجزء المتحرك قليلًا أو لا تتماشى مع الأقطاب الأخرى غير النشطة.

سيتم تنشيط القطب التالي وسيتم إلغاء تنشيط القطب السابق ، والآن ستتماشى الأقطاب غير المحاذية مع القطب النشط حاليًا ، وهذا يجعل خطوة واحدة.

يتم تنشيط القطب التالي ويتم إلغاء تنشيط القطب السابق ، وهذا يجعل خطوة أخرى وتستمر هذه الدورة عدة مرات للقيام بدوران كامل.

إليك مثال آخر بسيط للغاية عن كيفية عمل محرك السائر:

بشكل عام ، تكون الأسنان الدوارة عبارة عن مغناطيسات مرتبة بالتناوب بطريقة القطب الشمالي والقطب الجنوبي

بشكل عام ، تكون الأسنان الدوارة عبارة عن مغناطيسات مرتبة بالتناوب بطريقة القطب الشمالي والقطب الجنوبي. مثل تنافر الأقطاب وعلى عكس جذب القطب ، يتم تنشيط لف القطب 'أ' الآن ويفترض أن القطب النشط مثل القطب الشمالي والدوار مثل القطب الجنوبي ، وهذا يجذب القطب الجنوبي من الجزء المتحرك نحو القطب 'أ' كما هو موضح في الصورة.

الآن تم إلغاء تنشيط القطب A وتم تنشيط القطب 'B' ، والآن سيتماشى القطب الجنوبي للدوار مع القطب 'B'. سوف يقوم القطب المماثل 'C' والقطب 'D' بتنشيط وإلغاء تنشيط الطاقة بنفس الطريقة لإكمال دورة واحدة.

الآن سوف تفهم كيف تعمل آلية عمل السائر.

أنواع المحركات السائر:

هناك ثلاثة أنواع من المحركات السائر:

• السائر ذو المغناطيس الدائم
• السائر متردد متغير
• محرك متزامن هجين

السائر المغناطيس الدائم:

تستخدم محركات الخطوة ذات المغناطيس الدائم أسنان مغناطيسية دائمة في الجزء المتحرك مرتبة بأسلوب قطب متناوب (شمال - جنوب - شمال - جنوب .........) ، وهذا يوفر عزم دوران أكبر.

متغير متردد السائر:

يستخدم السائر المتغير المتردد مادة حديدية ناعمة كدوار مع عدد من الأسنان ويعمل على أساس مبدأ أن الحد الأدنى من التردد يحدث عند الحد الأدنى من الفجوة ، مما يعني أن أقرب أسنان العضو الدوار تنجذب نحو القطب عند تنشيطه ، مثل جذب المعدن نحو المغناطيس.

محرك متزامن هجين:

في محرك السائر الهجين ، يتم الجمع بين الطريقة المذكورة أعلاه للحصول على أقصى عزم دوران. هذا هو النوع الأكثر شيوعًا من المحركات السائر والطريقة باهظة الثمن أيضًا.
أوضاع الخطوة:

هناك 3 أنواع من أوضاع التنقل

• وضع التنقل الكامل
• وضع نصف خطوة
• وضع التنقل الدقيق

وضع الخطوات الكامل:

يمكن فهم وضع الخطوة الكاملة من خلال المثال التالي: إذا كان محرك السائر يحتوي على 200 سن ، فإن الخطوة الكاملة هي 1.8 درجة (والتي يتم تقديمها في بداية المقالة) لن تدور أقل أو أكثر من 1.8 درجة.

يتم تصنيف الخطوة الكاملة إلى نوعين:

• وضع المرحلة الواحدة
• وضع مرحلتين

في كل من وضع الطور ، يأخذ الجزء المتحرك خطوة واحدة كاملة ، والفرق الأساسي بين هذين الوضعين هو ، الوضع الفردي يعطي عزم دوران أقل ، بينما يعطي الوضع ثنائي الطور المزيد من عزم الدوران.

• وضع أحادي الطور:

في وضع أحادي الطور ، يتم تنشيط مرحلة واحدة فقط (مجموعة لف / قطب) في وقت معين ، وهي الطريقة الأقل استهلاكًا للطاقة ولكنها تعطي أيضًا عزم دوران أقل.

• وضع مرحلتين:

في وضع مرحلتين ، يتم تنشيط مرحلتين (مجموعتين من اللف / القطب) في وقت معين ينتج عنه عزم دوران أكبر (30٪ إلى 40٪) في وضع الطور الأحادي.

وضع نصف يخطو:

يتم وضع نصف خطوة لمضاعفة دقة المحرك. في نصف خطوة كما يوحي الاسم أنها تأخذ نصف الخطوة الكاملة ، بدلاً من 1.8 درجة كاملة ، تأخذ نصف الخطوة 0.9 درجة.
يتم تحقيق نصف الخطوة عن طريق تغيير وضع الطور الأحادي ووضع الطور المزدوج بدلاً من ذلك. يقلل الضغط على الأجزاء الميكانيكية ويزيد من نعومة الدوران. يقلل نصف خطوة من عزم الدوران بحوالي 15٪. لكن يمكن زيادة عزم الدوران عن طريق زيادة التيار المطبق على المحرك.

خطوة صغيرة:

يتم إجراء خطوة دقيقة للحصول على دوران سلس. يتم تقسيم خطوة واحدة كاملة حتى 256 خطوة. للخطو الجزئي ، تحتاج إلى وحدة تحكم microstep خاصة. يتم استنتاج عزم الدوران بحوالي 30٪.

يحتاج السائقون إلى إدخال موجة جيبية لدوران السوائل. يعطي السائقان مدخلين جيبيين مع إزالة 90 درجة.

إنه يوفر أفضل تحكم في الدوران ويقلل من الإجهاد الميكانيكي بشكل كبير ويقلل من ضوضاء التشغيل.

يمكن تعلم المزايا والعيوب الرئيسية لمحرك السائر بالنقاط التالية:

مزايا:

• أفضل تحكم في الدوران الزاوي.
• عزم دوران عالي بسرعة بطيئة.
• تغيير فوري في اتجاه الدوران.
• الحد الأدنى من البناء الميكانيكي.

سلبيات:

• يتم استهلاك الطاقة حتى في حالة عدم الدوران ، ويتم ذلك من أجل قفل الدوار في الوضع الثابت.
• لا توجد آلية تغذية مرتدة لتصحيح أخطاء الدوران وتتبع الموقف الحالي.
• يحتاج إلى دائرة سائق معقدة.
• يتم تقليل عزم الدوران عند السرعة العالية.
• ليس من السهل التحكم في المحرك بسرعة أعلى.




السابق: أعظم الأساطير حول إضاءة LED التالي: حساب وقت شحن / تفريغ المكثف باستخدام ثابت RC