استپ موتور چگونه کار میکند و وظیفه آن چیست :
يك استپ موتور وسيله اي الكتريكي است چرخش زاويه اي گسسته يا پله اي دارد و با اتصال به ضربان هايي در فركانسي خاص كار مي كند. هر ضربان فرستاده شده به موتور سبب حركت محور موتور تا زاويه اي معين مي شود كه اين زاويه ، زاويه استپينگ (Stepping Angle) ناميده مي شود.
روتور از جنس آهنرباي دائمي است و شش دندانه دارد كه با فاصله هاي مساوي و يك در ميان در قطب هاي N و S اطراف روتور قرار دارند.استاتور چهار قطب دارد كه هر قطب داراي پيچه اي است كه اين پيچه از مركز خروجي V را داراست.
پيچه هاي روي قطب هاي مختلف به هم وصلند بطوري كه فقط پنج سيم A , B, C , D & +V از موتور خارج مي شوند.پيچه با ارسال جريان به سيم +V و خروج آن از يكي از سيمهاي ديگر فعال مي شود.
سيم پيچ ها در دندانه هاي استاتور به روشي پيچيده مي شوند به طوريكه نتايج زير حاصل مي شود :
* اگر سيم B فعال باشد ، قطب 1 شمال و قطب 2 جنوب خواهند بود و اگر سيم A فعال باشد قطب 1 جنوب و قطب 2 شمال مي شود.
* اگر سيم C فعال باشد قطب 3 شمال و قطب 4 جنوب و اگر سيم D فعال باشد قطب 3 جنوب و در عوض قطب 4 شمال خواهند بود.
عملكرد استپ موتورها براساس اين قانون است كه وقتي قطبهاي مشابه دفع مي شوند ، قطبهاي مخالف جذب مي شوند. اگر سيم پيچ ها در توالي صحيح فعال باشند روتور در مسير و جهتي معين خواهد چرخيد.این شكل نشان مي دهدكه روتور هنگامي كه پيچه ها با توالي داده شده در جدول 1 فعال اند چگونه مي گردد.
همانطور كه در شكل فوق مشاهده مي شود ، ترتيب القاهاي داده شده در جدول 1 سبب چرخش روتور در جهت عقربه هاي ساعت مي شود. اگر توالي اين القا ها معكوس شود ، جهت حركت نيز معكوس مي شود.
اگر حتي همه القا ها متوقف شده و هيچ جرياني به موتور وارد نشود ، به علت وجود آهنرباهاي دائمي در روتور بازهم مقداري جاذبه ميان قطب ها و دندانه ها وجود دارد. از اين رو حتي هنگامي هم كه هيچ تغذيه اي به موتور متصل نيست ، بازهم قدري ((گشتاور نگه دارنده)) در موتور باقي مي ماند.
از شكل مي توان مشاهده نمود كه موتور زاويه استپينگ يا زاويه مرحله 30 درجه دارد و براي كامل كردن يك چرخه به 12 استپ يا مرحله نياز دارد. تعداد مرحله ها در هر دور در يك موتور استپي با اضافه كردن دندانه هاي بيشتر روي روتور مي تواند افزايش يابد و با اضافه كردن دندانه هايي به دندانه هاي استاتور ، زاويه استپينگ يا زاويه طي مرحله يك موتور استپي را مي توان تا حد 1.8 درجه كوچك كرد به طوري كه براي طي يك چرخه دويست مرحله نياز باشد.
برنامه القاي پيچه ها در شكل به القاي تك فاز معروف است ; از آنجا كه در هر زمان فقط يكي از چهار پيچه فعال است.
در هر مرحله دندانه هاي روتور دقيقا رد مقابل دندانه هاي فعال استاتور قرار مي گيرند. با اين حال راه اندازي موتور با دو پيچه حامل جريان در يك زمان امري ممكن است (القاي دو فازي). در اين حالت دندانه هاي روتور خود را در ميان دوتا از دندانه هاي فعال استاتور قرار مي دهند. جدول 2 برنامه كاري و موقعيت روتور را براي القاي دو فاز و تك فاز نشان مي دهد.توجه داشته باشيد كه زاويه مرحله يا همان Stepping Angle براي دو نوع القا يكي است بجز اينكه موقعيت هاي روتور با نصف زاويه مرحله تعيين مي شوند.
اگر القاي تك فاز و دو فاز با هم تركيب شوند ، يك حالت نيم مرحله (HalfStep mode) حاصل مي شود. در اين حالت تعداد مراحل يا استپ ها در هر چرخه دو برابر است ; به طوري كه اگر موتوري در حالت مرحله كامل يا Full – Step براي كامل كردن چرخه به دويست دور نياز داشته باشد ، در حالت نيم مرحله يا Half – Step به چهارصد دور براي تكميل آن نياز دارد. جدول 3 توالي كاركرد براي حالت نيم مرحله نشان مي دهد.
استپ موتوري كه در بالا شرح داده شد از دو پيچه با در مقابل هم قرار دادن مگنت هاي همنام در هر قطب استفاده مي كند. به اين دليل است كه اين نوع ، استپ موتور “Bifilar” ناميده مي شود.
موتور پله ای یک موتور الکتریکی هست که حرکت آن کاملا دقیق و از پیش تعریف شده می باشد که ورودی الکتریکی دیجیتال را به یک حرکت مکانیکی تبدیل می کند و با ارسال بیتهای 0 و 1 به سیم پیچهای آن ٬می توان آنرا حرکت داد.
در واقع یک موتور پله ای ترکیبی از یک موتور الکتریکی DC و یک سلونویید است. موتورهای پله ای ساده توسط بخشی از یک سیستم دنده ای در حالت های موقعیتی معین قرار می گیرند، اما موتورهای پله ای نسبتا کنترل شده، می توانند بسیار آرام بچرخند. موتورهای پله ای کنترل شده با کامپیوتر یکی از فرمهای سیستم های تنظیم موقعیت هستند، بویژه وقتی که بخشی از یک سیستم دیجیتال دارای کنترل فرمان بار باشند. این موتورها به صورت درجه ای دوران می کنند و با درجه های مختلف در بازار موجود هستند.
در واقع واژه پله به معنی چرخش به اندازه درجه تعریف شده موتور است. مثلا استپ موتوری با درجه ۱.۸ باید ۲۰۰ پله انجام بدهد تا ۳۶۰ درجه یا یک دور کامل بچرخد (۱.۸X۲۰۰ = ۳۶۰ ) و یک استپ با درجه ۱۵ فقط باید ۲۴ پله برای یک دور کامل انجام بدهد (۲۴ X۱۵ =۳۶۰ ) . این ویژگی فوائد بسیار زیادی دارد از جمله امکان کنترل سرعت.