استپ موتور های دو قطبی
استپر موتور چیست ؟
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 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 براشلس هستند و مشخصه اصلی که آنها را از سایر انواع موتور ها 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 داری 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 روتر ( 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 حرکت کنند.
در این آموزش به استپ موتور های دوقطبی و روش های مختلف راه اندازی این استپ موتور ها می پردازیم. در استپ موتور های دوقطبی بر خلاف نوع تک قطبی جهت جریان در فازهای این موتور تغییر می کند این استپ موتور دارای 4 سیم بوده و آرایش داخلی فازها مطابق شکل زیر است.
همان طور که در تصویر نیز مشاهده می شود این موتور همانند موتورهای تک قطبی دارای دو فاز می باشد با این تفاوت که سر وسط هر فاز به خارج منتقل نشده است. به این ترتیب موتور دارای 4 سیم است بدیهی است که اگر استپ موتوری دارای 6 سیم باشد با صرف نظر کردن از دو سیم سر وسط می توان از آن به عنوان موتور دو قطبی استفاده کرد. در حالیکه موتور تک قطبی 5 سیمه به علت این که سر وسط دو فاز به یکدیگر متصل شده است قابل استفاده به صورت دو قطبی نمی باشد.
نداشتن سر وسط هر فاز یکی از مزیت های موتور های دو قطبی است به این علت که جریان از تمام سیم پیج یک فاز عبور کرده و در نتیجه میدانمغناطیسی قوی تری ایجاد می شود که این مسئله باعث افزایش گشتاور ایجاد شده توسط موتور می شود اشکال این نوع موتور این است که به علت نیاز به تغییر جهت جریان موتور مدار راه انداز این نوع موتور پیچیدهتر از نوع تک قطبی می باشد علت این است که مدار راه انداز باید جهت جریان جاری شده در سیم پیچ فازها را معکوس نماید تا قطب های آهنربای ایجاد شده جابه جا شود بنابراین هر فاز نیاز به یک پل H دارد که در ادامه توضیح داده می شود. پل H اجازه می دهد تا جهت جریان جاری شده در هر فاز به طور مستقل کنترل شود.
الگوی راه اندازی موتور پله ای دوقطبی به صورت تمام پله
از علامت + و – جهت نمایش قطبیت ولتاژ اعمال شده به یک فاز استفاده می کنیم علامت صفر نشان دهنده ی این است که ولتاژی به آن فاز اعمال نشده است.
| B- | B+ | A- | A+ | گام |
| – | 0 | + | 0 | 1 |
| 0 | + | 0 | – | 2 |
| + | 0 | – | 0 | 3 |
| 0 | – | 0 | + | 4 |
الگوی راه اندازی استپ موتورهای دو قطبی به صورت نیم پله
در صورتی که نیاز به گامی کوچکتر از دقت نامی موتور باشد می توان آن را به صورت نیم پله راه اندازی کرد.
| B+ | B- | A+ | A- | گام |
| – | 0 | + | 0 | 1 |
| – | + | + | – | 2 |
| 0 | + | 0 | – | 3 |
| + | + | – | – | 4 |
| + | 0 | – | 0 | 5 |
| + | – | – | + | 6 |
| 0 | – | 0 | + | 7 |
| – | – | + | + | 8 |
نحوه ی عملکرد موتور های پله ای دو قطبی به صورت دو فاز
در روش تمام پله در هر لحظه تنها یک فاز آهن ربا می شود در صورتی که نیاز به گشتاور بیشتری باشد می توان دو فاز را به طور هم زمان تحریک کرد در این حالت گشتاور ایجاد شده حدود 40 درصد بیشتر از روش تمام پله بوده در حالیکه توان مصرفی تقریبا دو برابر می باشد الگوی راه اندازی موتور به صورت زیر می باشد.
| B+ | B- | A+ | A- | گام |
| – | + | + | – | 1 |
| + | + | – | – | 2 |
| + | – | – | + | 3 |
| – | – | + | + | 4 |
استپ موتور دو رشته ای :
این موتور ها از نوع مغناطیس دائم بوده وساختار کلی آن ها مشابه دو نوع تک قطبی و دو قطبی است با این تفاوت که هر فاز دارای دو سیم پیچ مجزا بوده ودوسر آن سیم پیج نیز در اختیار می باشد. موتور دارای 8 سیم است نحوه ی راه اندازی این موتور ها همانند دو نوع تک قطبی و دو قطبی می باشد در صورتی که بخواهیم از موتور های دورشته ای همانند نوع تک قطبی استفاده نماییم باید یک سر زوج سیم پیچ ها را به یکدیگر وصل کرده و نقطه اتصال به عنوان سر وسط به تغذیه وصل شود.
