Bazele motorului pas cu pas: Un motor pas cu pas rotește un arbore pe trepte (adică mișcări unghiulare fixe). Structura sa internă elimină necesitatea unui senzor; Poziția unghiulară exactă a arborelui poate fi determinată pur și simplu prin numărarea numărului de pași. Acest lucru îl face potrivit pentru o gamă largă de aplicații. Ca toate motoarele, motoarele pas cu pas funcționează pe același principiu: o parte fixă (stator) și o parte în mișcare (rotor). Statorul are unelte -, cum ar fi proeminențele învelite cu bobine, în timp ce rotorul este format din magneți permanenți, fie din un nucleu de reticență variabilă. Mai târziu ne vom aprofunda în diferite structuri de rotor. Figura 1 prezintă o secțiune încrucișată - a unui motor cu un miez de reticență variabilă ca rotor.
Principiul de funcționare de bază al unui motor pas cu pas este acesta: energizarea uneia sau mai multor faze statorice generează un câmp magnetic prin intermediul bobinelor, cu care rotorul se aliniază. Aplicarea secvențială a tensiunii la fiecare fază face ca rotorul să rotească un unghi specific, ajungând în cele din urmă la poziția dorită. Figura 2 ilustrează acest principiu. În primul rând, bobina A este energizată, generând un câmp magnetic care aliniază rotorul. Când bobina B este alimentată, rotorul se rotește 60 de grade în sensul acelor de ceasornic pentru a se alinia cu noul câmp magnetic. Același proces apare atunci când bobina C este alimentată. Culoarea dinților statorului din figura de mai jos indică direcția câmpului magnetic generat de înfășurările statorului.
Există practic trei tipuri de rotori în motoarele pas cu pas: rotori de magnet permanent: aceste rotori sunt magneți permanenți aliniați cu câmpul magnetic generat de circuitul statorului. Acest tip de rotor oferă un cuplu bun și un cuplu de frânare. Aceasta înseamnă că motorul rezistă (chiar dacă nu puternic) schimbări de poziție, indiferent dacă bobinele sunt alimentate. Cu toate acestea, în comparație cu alte tipuri de rotor, acest tip de rotor are dezavantajele vitezei și rezoluției mai mici. Figura 3 prezintă o secțiune încrucișată - a unui motor pas cu pas cu magnet permanent.
Rotori de reticență variabilă: rotorul este confecționat dintr -un miez de fier cu o formă specială care se aliniază cu câmpul magnetic (vezi Figurile 1 și 2). Acest rotor atinge mai ușor viteza și rezoluția mare, dar, în general, produce un cuplu mai mic și îi lipsește cuplul de reținere. Rotori hibride: Acest rotor are o structură unică care este un hibrid al unui magnet permanent și un rotor de reticență variabilă. Rotorul are două capace magnetizate axial cu dinți mici alternativi. Această configurație combină avantajele atât ale magnetului permanent, cât și ale rotorilor de reticență variabilă, în special cu rezoluție ridicată, viteză mare și cuplu ridicat. Cu toate acestea, cerințele de performanță mai mari vin cu o structură mai complexă și un cost mai mare. Figura 3 prezintă o schemă simplificată a acestei structuri motorii. Când bobina A este alimentată, un dinte mic de pe capacul N rotorului se aliniază cu un dinte stator magnetizat S. simultan, datorită structurii rotorului, capacul rotorului se aliniază cu un dinte stator magnetizat N. Deși principiul de funcționare al unui motor pas cu pas este același, structura motorie reală este mai complexă și are un număr mai mare de dinți decât se arată în figură. Acest număr mare de dinți permite unghiuri de pas extrem de mici, de până la 0,9 grade.
Statorul este partea motorului responsabil de generarea câmpului magnetic cu care rotorul este aliniat. Caracteristicile cheie ale circuitului stator se referă la numărul său de faze, perechi de poli și configurația sârmei. Numărul de faze se referă la numărul de bobine individuale, în timp ce numărul de perechi de poli indică perechile primare de dinți ocupate de fiecare fază. Două motoare pas cu fază - sunt cele mai frecvente, în timp ce trei motoare - și cinci - motoare de fază sunt mai puțin comune (vezi Figurile 5 și 6).
După cum am menționat mai sus, bobinele motorii trebuie să fie aliniate într -o secvență specifică pentru a genera un câmp magnetic cu care rotorul se va alinia. Următoarele dispozitive (începând cu cele mai apropiate de motor) pot asigura tensiunea necesară bobinelor pentru funcționarea corectă a motorului: pod tranzistor: Acest dispozitiv controlează fizic conexiunile electrice ale bobinelor motorului. Un tranzistor poate fi gândit ca un întrerupător controlat electric; Când sunt închise, bobinele sunt conectate la o sursă de alimentare, permițând curentului să curgă prin ele. Pentru fiecare fază motorie este necesară o punte de tranzistor. Driver pre -: Acest dispozitiv controlează activarea tranzistorului și este controlat de un MCU pentru a furniza tensiunea și curentul necesar. MCU este o unitate de microcontroller (MCU), programată de obicei de utilizatorul motorului. Generează semnale specifice pentru driverul pre - pentru a obține comportamentul motor dorit. Figura 7 prezintă o schemă simplificată a unei scheme de control a motorului pas cu pas. Driverul pre - și podul tranzistorului pot fi conținute într -un singur dispozitiv, driverul.
