در این مقاله، درباره موتور استپر صنعتی یا همان موتور پله‌ای صنعتی مطالبی را برای شما آماده کرده‌ایم که حتماً تا انتها با ما همراه باشید.
همانطور که همیشه، در ابتدا به سراغ یک تعریف از موتور استپر صنعتی می‌رویم.
موتور پله‌ای یا موتور استپر صنعتی، یک موتور الکتریکی DC است که یک دور کامل (۳۶۰ درجه) را به تعدادی پله یا استپ مساوی تقسیم می‌کند.
این نوع موتورها دارای سیم پیچ‌های متعددی هستند که در گروه‌هایی به نام "فاز" تقسیم بندی شده‌اند. با اعمال انرژی به هر فاز به ترتیب، هر بار موتور یک قدم حرکت می‌کند. با استفاده از یک کنترلر کامپیوتری، سرعت، گشتاور و موقعیت موتور به صورت دقیق کنترل می‌شود.
به دلیل این خاصیت، موتور استپر صنعتی برای بسیاری از کاربردهای کنترل حرکت، بسیار دقیق و مناسب است. این نوع موتورها انواع و اندازه‌های مختلفی دارند و دارای ویژگی‌های الکتریکی متفاوتی هستند. موتورهای استپر اهرمی سوئیچ شده، موتورهای استپر بزرگی هستند که تعداد قطب آن‌ها کاهش یافته و به طور عمومی دارای کموت حلقه بسته می‌باشند.
استپر موتورها در انواع بسیار متنوعی ظاهر شده‌اند که برخی از آن‌ها به طور ویژه تخصصی هستند. به طور معمول، انواع موتورهای پله‌ای که با درایورهای معمولی عمل می‌کنند را مورد بررسی قرار می‌دهیم. این انواع شامل موتورهای استپر مگنت دائمی یا ترکیبی، دو قطبی دو فاز، و تک قطبی ۴ فاز می‌باشند.
یکی از اولین مواردی که باید مد نظر داشته باشیم، کارهایی است که موتور استپر صنعتی باید انجام دهد. موتورهای استپر بزرگتر قادر به تأمین انرژی بیشتری هستند. اندازه موتور پله‌ای صنعتی می‌تواند از ابعاد کوچکتر از یک بادام زمینی تا NEMA 57باشد. درجه گشتاور موتور استپر صنعتی نشان می‌دهد که این موتور قادر به انجام چه کارهایی است.
NEMA 17 یک اندازه معمول است که در چاپگرهای سه بعدی و کارخانه‌های CNCکوچکتر استفاده می‌شود. موتورهای استپر کوچکتر در بسیاری از برنامه‌های رباتیک و انیماتریک استفاده می‌شوند. فریم‌های بزرگتر NEMAمعمولاً در ماشین‌های CNCو کاربردهای صنعتی استفاده می‌شوند.
شماره‌گذاری NEMAابعاد استاندارد صفحه‌نما برای نصب موتور استپر را مشخص می‌کند، اما سایر مشخصات یک موتور استپر را تعریف نمی‌کند. دو موتور استپر مختلف با شماره NEMA 17 ممکن است مشخصات الکتریکی یا مکانیکی کاملاً متفاوتی داشته باشند و به هیچ عنوان قابل تعویض نباشند.
مسئله بعدی که باید به آن توجه کرد، دقت استپ موتور صنعتی در موقعیت‌یابی است. تعداد مراحل در هر دور از ۴ تا ۴۰۰ است. شمارش گام‌ها معمولاً در دسترس ۲۴، ۴۸ و ۲۰۰ است. وضوح گام‌ها اغلب به صورت درجه در هر مرحله بیان می‌شود. استپ موتور با ۱٫۸ درجه همان استپ موتور ۲۰۰ مرحله‌ای (دور) است.
برای دستیابی به دقت بالا در موقعیت‌یابی، می‌توان از چرخ دنده استفاده کرد. یک موتور استپر دنده‌ای با نسبت ۳۲:۱ که بر روی خروجی یک موتور استپر صنعتی ۸ دور اعمال می‌شود، منجر به ایجاد یک موتور استپر صنعتی ۲۵۶ پله‌ای می‌شود. قطار دنده‌ای نیز گشتاور استپ موتور را افزایش می‌دهد. موتورهای پله‌ای دنده‌ای معمولاً محدود به کاربردهای دور کم هستند. علاوه بر این، مسئله موتورهای دنده‌ای نیز وجود دارد. هنگامی که استپ موتور در جهت حرکت معکوس می‌شود، باید هرگونه شلی که در چرخ دنده وجود دارد را از بین ببرد که می‌تواند بر دقت موقعیت تأثیر بگذارد.
مورد دیگری که باید در نظر گرفته شود این است که چگونگی ارتباط استپ موتور با بقیه سیستم درایو است.
استپ موتورها با انواع مختلفی از شافت‌ها در دسترس هستند:
این انواع شافت‌ها در اندازه‌های مختلفی از قطرهای استاندارد در دسترس هستند، و برای استفاده در قرقره‌ها، چرخ دنده‌ها و اتصال‌دهنده‌های شافت، به‌طور مناسب طراحی شده‌اند. شافت‌های "D" دارای یک طرف صاف هستند که از لغزش جلوگیری می‌کند. این ویژگی‌ها، به‌ویژه در صورت وجود گشتاورهای بالا، برای موتورهای استپر مطلوب هستند.
بعضی از شافت‌ها دارای دنده‌های دندانه‌دار می‌باشند که دقیقاً درون آن‌ها چرخ می‌شوند. این نوع از شافت‌ها معمولاً برای جفت شدن با قطارهای دنده‌ای مدولار طراحی می‌شوند.
استفاده از موتورهای استپر دارای شافت پیچ سربی برای ساخت محرک‌های خطی رایج است. نسخه‌های کوچکتر این نوع از موتورها معمولاً به عنوان موقعیت‌یاب در بسیاری از درایوهای دیسک استفاده می‌شوند.
در مورد سیم کشی موتور پله‌ای، انواع مختلفی از تنظیمات وجود دارند. عموماً به موتورهای استپری که با درایورهای معمول راه‌اندازی می‌شوند، توجه می‌کنیم. این موتورهای استپر می‌توانند دارای مگنت دائمی یا ترکیبی باشند و به صورت دو قطبی، دو قطبی یا تک قطبی ۴ فاز سیم‌بندی شوند.
تعداد مراحل یک موتور پله‌ای ممکن است برابر با تعداد سیم پیچ باشد. با این حال، سیم پیچ‌ها به گروه‌هایی معروف به فازها متصل می‌شوند. همچنین، همه سیم‌پیچ‌های یک فاز با یکدیگر نیرو می‌گیرند.
درایو استپر موتور صنعتی تک قطبی همواره به صورت ثابتی نیرو دریافت می‌کند، به این صورت که یک قطب به طور مشترک همیشه قطب منفی است و قطب دیگر قطب مثبت است. درایو استپر موتور صنعتی تک قطبی را می‌توان با مدارهای ساده ترانزیستور پیاده سازی کرد. عیب آن این است که گشتاور کمتری در دسترس است زیرا می‌توان همزمان فقط نیمی از سیم پیچ‌ها را نیرو داد.
درایو استپ موتور دو قطبی از مدارهای پل H استفاده می‌کند تا در واقع جریان را از طریق مراحل معکوس کند. با اعمال انرژی به فازها با قطبیت متناوب، می‌توان تمام سیم پیچ‌ها را برای چرخاندن موتور به کار گرفت. یک استپ موتور دو قطبی دو فاز دارای ۲ گروه سیم پیچ است.
یک استپر موتور تک قطبی ۴ فاز دارای ۴ سیم پیچ است. یک موتور استپر صنعتی دو قطبی ۲ فاز ۴ سیم دارد. برخی از استپ موتورها دارای سیم‌کشی انعطاف‌پذیر هستند که به شما امکان می‌دهد استپر موتور را در حالت دو قطبی یا تک قطبی به کار بگیرید.
این سبک در استپر موتورهای تک قطبی کوچکتر، معمول است. تمام سیم پیچ‌های مشترک از قسمت داخلی به یکدیگر گره خورده‌اند و به صورت یک سیم که به عنوان سیم پنجم شناخته می‌شود خارج می‌شوند. این استپ موتور صنعتی را فقط می‌توان به عنوان یک موتور استپر تک قطبی هدایت کرد.
این موتور استپر فقط به سیم‌های مشترک ۲ فاز جفت شده می‌پیوندد. می‌توان این دو سیم را به هم متصل کرد و یک موتور استپر تک قطبی ۵ سیمه ایجاد کرد. همچنین می‌توانید آن‌ها را نادیده بگیرید و مانند یک موتور استپر دو قطبی با آن رفتار کرد.
موتور پله‌ای تک قطبی ۸ سیمه جامع‌ترین و کامل‌ترین نوع موتور استپر است.
از چند طریق می‌توان موتور پله‌ای صنعتی تک قطبی ۸ سیمه را هدایت کرد:
۱. موتور پله‌ای تک قطبی ۴ فاز: تمام سیم‌های مشترک به هم متصل شده‌اند. (درست مثل یک موتور استپر ۵ سیمه)
۲. موتور پله‌ای دو قطبی سری ۲ فاز: فازها به صورت سری متصل می‌شوند. (درست مثل یک استپ موتور ۶ سیمه)
۳. موتور پله‌ای دو قطبی موازی ۲ فاز: فازها به طور موازی به هم متصل می‌شوند. این منجر به نیمی از مقاومت و القا می‌شود. اما برای رانندگی به دو برابر جریان نیاز دارد. مزیت این سیم کشی گشتاور بالاتر و حداکثر سرعت است.
۱. موقعیت‌یابی: از آنجا که موتور استپرها در مراحل دقیق قابل تکرار حرکت می‌کنند، در برنامه‌هایی که به موقعیت دقیق نیاز دارند مانند چاپگرهای سه بعدی، CNC، سیستم‌عامل‌های دوربین و پلاترهای X و Y، بسیار عالی هستند.
۲. کنترل سرعت: موتور استپر صنعتی همچنین امکان کنترل عالی سرعت چرخش را برای اتوماسیون فرآیند و رباتیک فراهم می‌کند.
۳. گشتاور کم سرعت: موتور استپرهای عادی DCدر دورهای پایین گشتاور زیادی ندارند. یک موتور استپر حداکثر گشتاور را در سرعت‌های پایین دارد، بنابراین استپ موتورها برای برنامه‌های با سرعت بالا و دقت بالا گزینه خوبی هستند.
کمبازده: برخلاف موتورهای DC، مصرف جریان موتورهای پله‌ای یا استپ موتورها مستقل از بار نیست. در حالتی که استپ موتورها بیش از حد کار می‌کنند، بیشترین جریان را مصرف می‌کنند، که به همین دلیل، به گرم شدن موتورها منجر می‌شود.
گشتاور سرعت محدود: به طور کلی، موتورهای پله‌ای دارای گشتاور کمتری در سرعت‌های بالا نسبت به سرعت‌های پایین هستند. برخی از موتورهای پله‌ای برای بهبود عملکرد در سرعت‌های بالا بهینه شده‌اند، اما برای به دست آوردن چنین عملکردی، موتور پله‌ای باید با یک درایو مناسب هماهنگ شود.
بدون بازخورد: برخلاف موتورهای سروو، بیشتر موتورهای پله‌ای برای موقعیت دقیق فیدبک انتگرال ندارند. با این حال، اجرای "حلقه باز" می‌تواند به دقت بالایی منجر شود. برای ایجاد ایمنی و یا تعیین موقعیت مرجع، معمولاً نیاز به سوئیچ‌های محدود یا آشکارساز وجود دارد.
از شما سپاسگزاریم که تا انتهای مقاله در مورد محدودیت‌های استفاده از موتورهای پله‌ای همراه ما بودید. برای بهره‌گیری از تجربه کارشناسان و مشاوره آن‌ها، می‌توانید با کارشناسان الکتروشایلی از طریق قسمت تماس با ما در ارتباط باشید.
