کاربرد استپ موتور
استپ موتور که به عنوان موتور پله ای نیز شناخته می شود، یک موتور DC براشلس یا بدون جاروبک است که یک سیکل کامل را به چند مرحله تقسیم می کند. استپ موتور به دلیل وجود این پله ها قابلیت حرکت به صورت گسسته یا پله پله را دارد. استپ موتور نوعی موتور جریان مستقیم (DC) است که به صورت گسسته حرکت می کند. در داخل استپ موتور چند سیم پیچ وجود دارد که در گروه هایی به نام فاز قرار می گیرند. با عبور جریان الکتریکی از هر یک از این فازها، موتور با سرعت یک پله در واحد زمان می چرخد.
بیشتر بخوانید مقاله کاربرد استپ موتور : خرید اینورتر دلتا
اجزا تشکیل دهنده استپ موتور
استپ موتور از استاتور، روتور و فریم سر و انتها تشکیل شده است.
- استاتور: در قسمت استاتور تعدادی سیم پیچ در کنار هم قرار گرفته اند. به عنوان مثال در یک استپ موتور دو فاز می توان دو دسته سیم پیچ را مشاهده کرد که از داخل به هم متصل شده اند و در نهایت چهار سیم از آنها خارج می شود که دو به دو به هر گروه از تراشه های سیم متصل می شوند. در استپ موتور سه فاز شش سیم خروجی و در استپ موتور پنج فاز 10 سیم خروجی خواهید داشت. البته باید گفت که در موتورهای پله ای گاهی این ده سیم یا شش سیم به صورت سری یا موازی با هم هستند و بیرون می آیند.
- روتور: روتور معمولاً بسته به گشتاور استپر موتور و طول استپر موتور دارای تعداد لایه های بیشتر یا کمتری است. مثلا در یک استپر موتور که 4 طبقه است اگر بخواهد بلندتر شود تا 8 طبقه ساخته می شود که در نتیجه گشتاور استپر موتور زیاد می شود یا طول آن به 2 طبقه کاهش می یابد که در این صورت گشتاور استپر موتور به نصف کاهش می یابد.
- قاب استپ موتور: در تمام موتورهای پله ای، بر خلاف موتورهای دیگر که بوشینگ و یاتاقان وجود دارد، فقط در دو طرف استپر موتور بلبرینگ می بینید. دلیل عمر طولانی استپر موتور هم همینه یعنی اثری از زغال نمی بینید که بخواد تموم بشه یا بوشی نیست که بوشر بخواد جا بزنه و خراب بشه و عملکرد موتور پله ای با مشکل مواجه شود.
انواع استپ موتور بر اساس نوع روتور
به طور کلی استپ موتورها بر اساس نوع روتور به 3 دسته تقسیم می شوند که عبارتند از:
- موتور پله ای مغناطیس دائمی: اگر روتور موتور مغناطیسی از آهنربای دائمی یا PM ساخته شده باشد، می توان از آن برای کاربردهای گشتاور بالا یا زاویه بزرگ 45 یا 90 درجه استفاده کرد.
- موتور پله ای با مقاومت مغناطیسی متغیر: در این حالت از صفحه آهنی در محل روتور استفاده می شود که با به حداقل رساندن فاصله می تواند حداقل مقاومت مغناطیسی را ایجاد کند. این نوع استپر موتور ساده ترین ساختار را دارد و تنها با اعمال ولتاژ DC به سیم پیچ های استاتور می تواند باعث چرخش شود.
- استپ موتور هیبریدی سنکرون: ساختار استپ موتور هیبریدی از ترکیب دو مورد قبلی به دست می آید و برای دستیابی به بالاترین میزان قدرت در کمترین فضا استفاده می شود. در این حالت مرکز روتور قطب S و پله ها قطب N و دارای سه درجه استاندارد 0.9، 1.8 و 3.6 هستند.
کاربرد استپر موتور در صنایع
استپ موتورها با وجود دقت بالا و عدم نیاز به سیستم فیدبک در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرند که در ادامه با تعدادی از آنها آشنا می شویم.
کاربرد استپ موتور در کامپیوتر
یکی از زمینه های اصلی کاربرد استپ موتور ، حوزه کامپیوتر و لوازم جانبی آن است. در دهه 80 استفاده از کامپیوترهای رومیزی و قابل حمل رونق گرفت و شرکت های کامپیوتری شروع به استفاده از موتورهای پله ای برای ساخت درایوهای دیسک و چاپگر کردند و هنوز هم از این موتورها استفاده می کنند.
پرینتر
اکثر چاپگرها در ساختار خود از استپ موتور استفاده می کنند. چاپگرهای لیزری از یک استپ موتور برای تغذیه کننده کاغذ، چرخش درام حساس به نور و قسمت متحرک تونر استفاده می کنند. چاپگرهای تاثیر کاراکتر که از انواع چاپگرهای اولیه و قدیمی هستند، در قسمت چرخشی کاراکتر از استپ موتور استفاده می کنند. در پرینترهای جوهر افشان که دارای سرعت بالا و صدای کم هستند، در مکانیزم انتقال هد و ارسال کاغذ از استپ موتور استفاده می شود.
فلاپی درایو
فلاپی به عنوان وسیله ای برای ذخیره اطلاعات کامپیوتری استفاده می شد، در سال های اخیر استفاده از فلاپی کاملا منسوخ شده است. دو طرف فلاپی دیسک با مواد مغناطیسی پوشانده شده و در داخل یک پوشش پلاستیکی قرار دارد. برای خواندن فلاپی ها از استپ موتور در مکانیزم انتقال هد خواننده استفاده شده است.
هارد دیسک
هارد دیسک یا HDD یک دیسک آلومینیومی یا شیشه ای است که با مواد مغناطیسی پوشانده شده است. هارد دیسک نسبت به فلاپی دیسک ظرفیت ذخیره سازی بیشتری دارد. در مکانیزم هد دیسک از یک استپ موتور استفاده می شود. به ازای حرکت یک درجه زاویه استپ موتور، هد حدود 30-40 میکرومتر حرکت می کند و به این ترتیب هد می تواند بیت ها را بخواند.
بیشتر بخوانید مقاله کاربرد استپ موتور: قیمت گیربکس خورشیدی
کاربرد استپ موتور در ماشینهای کنترل عددی ( CNC )
در گذشته تمامی ماشین های کنترل عددی از موتورهای پله ای استفاده می کردند اما امروزه از سروو موتورها نیز استفاده می شود که قابلیت فیدبک حرکتی دارند. سروو موتورها کنترل نقطه به نقطه بهتری در فواصل طولانی دارند، اما قدرت بزرگ استپ موتور در سیستم کنترل حلقه باز آنهاست.
ماشین های فرزکاری
حرکت قطعه کار در 3 محور X-Y-Z توسط استپ موتورها به خوبی قابل کنترل است. تیغه فرز نیز توسط یک موتور القایی هدایت می شود.
ماشین های دوزندگی
استپ موتورها در هر دو مدل چرخ خیاطی صنعتی و خانگی کاربرد فراوانی دارند. از مزایای استپ موتور که در چرخ خیاطی ها به چشم می خورد، گشتاور بالا، پاسخ سریع در فاصله کوتاه و موقعیت یابی دقیق با سیستم کنترل حلقه باز است.
کاربرد استپر موتور در ماشین های اداری
استپ موتور وارد زندگی روزمره ما شده اند، ما هر روز بدون اطلاع از استپ موتور استفاده می کنیم. موتورهای پله ای در ماشین های اداری به عنوان یکی از اجزای حیاتی آنها استفاده می شوند.
دستگاه کپی
در دستگاه کپی از استپ موتور برای عملکرد چندین مکانیسم استفاده می شود. سنسور نوری در دستگاه کپی از یک موتور پله ای برای حرکت به موقعیت صحیح استفاده می کند. واحد اسکنر در دستگاه کپی نیز از یک موتور پله ای برای حرکت استفاده می کند. از استپ موتور نیز در واحد آینه استفاده شده است.
دستگاه فکس
دستگاه های فکس از دهه 80 با ما بوده اند و هنوز هم در اکثر دفاتر مورد استفاده قرار می گیرند. دستگاه فکس برای انتقال اطلاعات از طریق خطوط تلفن استفاده می شود. پیکسل ها از طریق هد فوتوالکتریک خوانده می شوند و به سیگنال های الکتریکی تبدیل می شوند، در مکانیزم این هد از یک موتور پله ای استفاده شده است. هنگام دریافت این سیگنال ها، یک قلم در دستگاه فکس، اطلاعات را روی کاغذ چاپ می کند، از یک موتور پله ای نیز در مکانیزم این قلم استفاده شده است.
کاربرد استپ موتور در پرینتر های 3 بعدی
در پرینترهای سه بعدی، موتور پله ای در مکانیزم حرکت محور X-Y-Z و همچنین در ساختار اکسترودر برای حرکت فیلامنت استفاده می شود. در نتیجه حداقل 4 موتور پله ای در چاپگرهای سه بعدی استفاده می شود. 3 عدد برای حرکت محورها و یک عدد در ساختار اکسترودر. در پرینترهای سه بعدی با سایز معمولی 20 تا 30 سانتی متر از موتور 17 پله ای با گشتاور 3.5 تا 5 کیلوگرم بر سانتی متر استفاده می شود.
کاربرد استپ موتور در صنایع خودروسازی
متاسفانه چند سالی است که برای کاهش هزینه ها به جای افراد در صنعت خودرو از ربات ها استفاده می شود که این موضوع در سال های اخیر افزایش یافته است. علیرغم وجود موتورهای پله ای، ربات ها این توانایی را دارند که هزاران بار یک عمل مشابه را بدون کنترل سیستم خارجی انجام دهند. این امر ربات ها را دقیق تر و ارزان تر از انسان کرده است. ربات ها در صنعت خودروسازی برای مونتاژ، رنگ آمیزی و آزمایش خودروها استفاده می شوند.
بیشتر بخوانید مقاله کاربرد استپ موتور : گیربکس خورشیدی در اصفهان
کاربرد استپ موتور در زمینه های دیگر
کاربرد استپ موتورها از صنایع فراتر رفته و در زمینه های خاص مورد استفاده قرار می گیرند.
استپر موتور در خلا
انسان برای کار در خلاء به تجهیزات خاص و گران قیمتی نیاز دارد، علاوه بر تجهیزات گران قیمت، خطر زندگی انسان را در خلاء نیز تهدید می کند. برای تعیین موقعیت دقیق موتور در خلاء زیاد از استپ موتور مخصوص استفاده می شود. این استپ موتورها روش ساخت خاصی دارند که برای جلوگیری از انتشار گازهای داخل استپ موتور استفاده می شود. همچنین این استپ موتورها در برابر دماهای بالا مقاومت بهتری دارند. از نوع خاصی از گریس نیز برای این استپر موتورها استفاده می شود.
اسلحه سازی
در تفنگ های بزرگی که در کشتی ها و جت ها استفاده می شود، از موتور پله ای برای تنظیم دقیق زاویه شلیک استفاده می شود.
وسایل زمانی
در ساعت های دیواری و مچی که به صورت الکترونیکی کار می کنند، از استپ موتور برای حرکت عقربه ها استفاده می شود. زاویه حرکت یک پله استپ موتور برابر با یک ثانیه است.
استپ موتور در دوربین ها
به دلیل سیستم کنترل حلقه باز، استفاده از موتور پله ای در مکانیزم تنظیم خودکار لنز بسیار رایج است.
