#Universal #Control #Stepper #Motors
ساختار آن بسیار ساده تر از #موتورهای سروو بوده و کنترل کننده های آن به مراتب ارزانتر از کنترلرهای سروو و موتورهای هم خانواده دیگر میباشد.
این نوشته به شما کمک میکند تا ساختار داخلی و نحوه عمل درایورهای این نوع از موتورها را بهتر درک کنید. همچنین به شما کمک میکند تا در انتخاب موتور های موجود در بازار با دیدگاه بهتری عمل نمایید و بهترین موتور و درایو سازگار را انتخاب کنید.
https://telegram.me/joinchat/BiMvNjwuXncyLi7qUAjCdw
💥ساختمان الکتریکی موتور استپ و نحوه عملکرد درایو ها
موتورهای #استپ ساختاری بسیار ساده دارند و جزء دسته موتورهای دوفاز بحساب می آیند(البته بعضی آین نوع از موتورها را موتورهای چهار فاز نیز می نامند. متورهای DC با ولتاژ ثابت دو سیم ورودی کار میکنند. موتورهای AC اصولا با سه ورودی که ولتاژ هر شاخه آن 120 درجه بایکدیگر اختلاف فاز دارند کار میکنند. در این میان موتورهای استپ با چهار ورودی با دو ولتاژ که اختلاف فاز آنها 90 درجه است کار میکنند. هسته #موتور استپ یک آهنربای چند قطبی و دارای تکنولوژی خاص است و عملکردی دقیق نسبت به موتورهای هم تراز خود دارد. در شکل زیر ساختمان #شماتیک #استپ_موتور دیده میشود:
👇👇👇

همانطور که در شکلهای فوق دیده میشود، آهنربای دائمی در مرکز قرار گرفته و دوسیم پیچ دیگر در اطراف قرار دارند. هرگاه این سیم پیچ ها همانند شکل چهار قسمتی بالا به ترتیب ولتاژ ورودی آنها تغییر کند،

آهنربای هسته زاویه ای معادل فاصله مرکز سیم پیچ ها را می پیماید. این کار به صورت دائم و بدون توقف انجام می پذیرد تا موتور به گردش درآید.
💥مشخصه های موتور استپ و انواع آن
موتورهای استپ دارای گوناگونی زیادی نیستند که تنوع آنها باعث گیج شدن خریداران گردد. موتورهای استپ تنها دو گونه کاملا متفاوت دارند!

1-موتورهای دوفاز چهار سیم
2-موتورهای دو فاز پنج سیم
3-موتورهای دو فاز شش سیم
4-موتورهای دو فاز هشت سیم

موتورهای دوفاز، در بین مردم بیشتر شناخته شده هستند. درایورهای آنها در مقایسه با درایورهای موتورهای پنج فازها، ارزانتر است. اغلب کارخانجات تولید کننده، آنها را تولید میکنند و در بازار تنوع بیشتری دارند. در مقابل موتورهای پنج فاز هیچیک از این محاسن را ندارند. تنها برتری موتورهای پنج فاز دفت آنها است.
https://telegram.me/joinchat/BiMvNjwuXncyLi7qUAjCdw

💥👌موتورهای دوفاز در بازار با دقت های 8spr یا 45 درجه، 48spr یا 7.5 درجه، 200spr یا 1.8درجه و 400spr یا 0.9درجه یافت میشوند و این درحالی است که موتورهای پنج فاز معمولا 0.9 درجه بوده و تنوع خاصی ندارند. البته به دلیل آنکه سازندگان اینگونه موتورها شرکت های بسیار معتبر هستند، کیفیتی مطلوب نیز دارند. (spr مخفف کلمات Step Per Round بوده و به مفهوم تعداد استپ بر دور است).💥👌

موتورهای دوفاز، در اغلب مغازه ها جای دارند و بیشترین مصرف را در بین دانشجویان، مراکز آموزشی، طرح های تحقیقاتی و صنایع کوچک دارند. قدرت آنها از 0.01Nm آغاز شده و در برخی مدلها به 100Nm میرسد. در مقیاس بزرگ در برخی موارد موتور های استپ از سروو موتورهای هم اندازه خود قویتر و سریعتر هستند.

تنوع موتورهای دوفاز و انواع آنها زیاد است. اما در کلیه موارد ساختمان آنها یکسان بوده و تنها اندکی اختلاف بین آنها وجود دارد. درایوری جهت راه اندازی این نوع موتورها مناسب است که بتواند قدرت، سرعت و دقت این موتور ها را بکار گیرد، و همچنین بتواند همه چهار دسته موجود در بازار را راه اندازی نماید. تمام درایورهای موتور استپ این شرکت میتوانند کلیه انواع موتورهای دوفاز را راه اندازی نمایند. تنها قدرت موتور، تعیین کننده مدل 2A, 4A, 6A, 8A است.
https://telegram.me/joinchat/BiMvNjwuXncyLi7qUAjCdw

عکس سه دسته از چهار دسته موتورهای استپ را نمایش میدهد @Electronic_iran

در شکل فوق از چپ به راست موتورهای 4 و 6 و 8 سیم نمایش داده شده اند. موتورهای 5 سیم همانند موتورهای شش سیم هستند و تنها تفاوت آنها در این است که سر و سط سیم پیچ ها ی X و Y (در شکل وسط)، با یکدیگر مشترک

موتورهای دوفاز گونه ساده تری نسبت به موتورهای پنج فاز میباشند. برای فرمان دادن به این موتورها، تنها کافی است که سر دو طرف سیم پیچ ها را به ولتاژ متصل نمود. راه اندازی موتورهای دوفاز به دو شکل انجام میگیرد. به صورت دوقطبی و تک قطبی. (Unipolar - Bipolar). در هر دو نوع راه اندازی از نظر تئوری تفاوتی بین نحوه عملکرد موتور وجود ندارد. تنها موتور میچرخد. اگر ولتاژ موتور را طبق جدول زیر به سر سیم پیچهای یک موتور چهار سیم یا شش سیم بدهیم، موتور میچرخد. در مورد موتورهای 8 سیم باید سر BC و YZ به یکدیگر متصل گردند. جدول زیر نحوه متصل نمودن یک موتور به ولتاژ را نمایش میدهد. ستون Step شماره استپ را نشان میدهد. در صورتی که اعمال ولتاژ به بوبین ها در جهت 1 به چهار حرکت کند، موتور در جهت مثبت و در صورتی که ترتیب تعویض قطب ها از مرحله چهار به یک باشد، در جهت منفی حرکت خواهد کرد.
https://telegram.me/joinchat/BiMvNjwuXncyLi7qUAjCdw

برای موتورهای پنج سیم همانگونه که در بالا توضیح داده شد، باید سیم وسط سیم پیچها از یکدیگر جدا شوند.
برای راه اندازی تک قطبی نیز کار بسیار ساده است. البته موتورهای چهار سیم به هیچ عنوان بصورت تک قطبی

راه اندازی نمیشوند. برای راه اندازی موتورهای هشت سیم به شکل تک قطبی، ابتدا باید سیم های سر وسط را مشترک کرد و سپس به صورت جدول زیر سرهای مشترک را به یک طرف ولتاژ و مابقی سیم ها را به به ولتاژ متصل نمود.
راه اندازی به صورت تک قطبی بسیار آسان است. تنها کافی است سر وسط سیم پیچها را به زمین مدار یا ولتاژ منفی متصل نمایید و سر سیم پیچها را از طریق یک ترانزیستور یا MOSFET با یک مدار ساده سوییچ کنید. در صورتی که ترتیب سوییچ ها صحیح باشد، موتور درست حرکت میکند و میچرخد.

⚡️مشخصه های درایور های موتور استپ:
بر خلاف سادگی موتورهای استپ و راه اندازی آن به روش دستی و ساده جهت تست عملکردهای و کارهای دانشجویی، عملکرد اصولی و صحیح این درایورها پیچیدگی خاصی دارد.
در موتورهای هشت سیم دو سیم با هم مشترک شده و ماننده موتورهای شش سیم عمل میکنند و موتورهای پنج سیم را نیز طبق توضیح بالا به موتوری شش سیم تبدیل کرده تا درایورهای دو قطبی بتوانند آنها را راه اندازی نمایند.

یک درایور خوب باید دارای مشخصات ویژه ای باشد. برخی از این مشخصات عبارت است از:

1-دارای بازه ولتاژ ورودی وسیع باشد تا بتوان آن را در پروژه های مختلف بکار برد.

2-جریان خروجی قابل کنترل دینامیک داشته باشد که بتواند موتور هایی با توانهای متفاوت را راه اندازی نماید و همچنین از یک موتور، قدرت های متفاوتی را بگیرد.

3-موتورها را به صورت دو قطبی راه اندازی کند و انواع موتور ها را از نظر سیم بندی راه اندازی کند.

4-توان دفع حرارتی روی آی سی مرکزی دستگاه را به وسیله هیت سینک خود دارا باشد تا بتوان از تمامی قدرت درایو بهره گرفت.

5-ورودی های ساده جهت اتصال به میکروکنترلرها، پی ال سی ها و مدارات دیگر داشته باشد.

6-ورودی های آن ایزوله بوده و در صورت اتصالی برق و ... به خروجی PLC یا کامپیوتر کنترل کننده آن صدمه ای وارد نکند.

7-سرعت پالس ورودی و تبدیل آن به سیگنالهای ولتاژی و جریانی در محدوده موتورهای موجود در بازار و یا بالاتر از آنها باشد.

8-در اثر افزایش طول کابل ورودی یا افزایش طول کابل خروجی، دچار اشکال ونویز نشود.

9-از طریق کنترل جریان بتواند گرما را از طریق موتور یا هیت سینک دفع کند.

10-حجم درایو کوچک باشد. چرا که حجم آن در پروژه هایی که از چند درایو جهت کنترل، استفاده میکنند جعبه کنترل دستگاه را بیش از حد حجیم مینماید.

مهمترین مشخصه پس از مشخصات کیفیتی ساخت، کنترل جریان است. درایورهایی که امکان کنترل جریان را نداشته باشند، عملا کاربرد خاصی ندارند و درایورهای آماتوری بحساب می آیند.

درایورهای فاقد کنترل جریان، موتور را بسیار کند راه اندازی میکنند و موتورها در کار به سرعت نهایی خود نمیرسند. این درایوها موتورها را بسیار داغ میکنند و هر چه موتور در حرکت سرعت بیشتری داشته باشد، قدرتش کاهش می یابد.

💥کلا دونوع درایور استپ وجود دارد.

1-تک قطبی

2-دو قطبی

درایورهای تک قطبی نوع چهار سیم موتورها را نمی توانند راه اندازی کنند و همچنین از نیمی از قدرت موتور استفاده میکنند. بدلیل آنکه این درایورها فقط یک قطب ولتاژی را میتوانند به سر موتور سوییچ کنند، به آنها تک قطبی گفته میشود. این درایورها بسیار ساده بوده و هزینهای مناسب جهت خرید دارند. معمولا دانشجویان و کسانی که برای اولین بار درایور استپ موتور می سازند، اینگونه درایور را میسازند.
https://telegram.me/joinchat/BiMvNjwuXncyLi7qUAjCdw

#درایورهای
موتور استپ تک قطبی دارای برتری ها و اشکالاتی هستند نسبت به درایورهای دوقطبی هستند. عکس پیوست دوقطبی

مزایا: ساده بودن مدار الکترونیکی و قدرت، قیمت تمام شده بسیار ارزان و درایو موتورهای پنج، شش و هشت سیم.

معایب: توان راه اندازی موتورهای چهار سیم را ندارند. سرعت راه اندازی موتور به وسیله این درایوها معمولا یک سوم راه اندازهای دوقطبی است. گرمایش کنترل جریان تنها موتور را گرم میکند و درایور توان دفع آن را ندارد. در ولتاژ مساوی از تمام قدرت موتور استفاده نمیکند.

با کمی تحقیق میتوان گفت درایوهای دوقطبی کاملترین نوع کنترل را دارند. این نوع درایورها بسته به نوع و کیفیت شرکت سازنده، دارای مزایای زیادی هستند. ولی در چند جمله میتوان گفت:
https://telegram.me/joinchat/BiMvNjwuXncyLi7qUAjCdw
معایب: معمولا گرانتر از درایوهای تک قطبی هستند. برای درایو موتورهای پنج سیم باید در موتور تغییراتی بوجود آورد.

مزایا: کلیه موتورهای استپ دوفاز را راه اندازی میکنند. تنها سد روبروی سرعت راه اندازی موتور، ولتاژ ورودی است و هرچه ولتاژ ورودی بالاتر رود، درایو راحت تر موتور را به دور میرساند. از تمام قدرت موتور استفاده میکند و دفع حرارت را میتواند از هیت سینک درایو به موتور و همچنین از موتور به هیت سینک درایو منتقل کند.

اکثر این درایوها به دلیل آنکه سیستمی دیجیتال دارند به جای موج سینوسی، موجی مربعی را تولید مینمایند. بنابراین حرکت موتور به صورت خشک و خشن به نظر میرسد. اما اثر آن در دقت موتور فرقی نمیکند. در زیر میتوانید شکل موج مربعی با اختلاف فاز 90 درجه را با موج سینوسی همسان آن مشاهده نمایید.

درایورهای دوقطبی به نام Bipolar معروفند. حرف BP در ابتدای محصولات درایور موتور به مفهوم دوقطبی بودن کنترل خروجی آنها میباشد

درایورهای دوقطبی به نام Bipolar معروفند. حرف BP در ابتدای محصولات درایور موتور به مفهوم دوقطبی بودن کنترل خروجی آنها میباشد. عدد بعدی نشانگر مقدار جریان خروجی است. برای مثال محصول BP4A درایور 4 آمپری دوقطبی است.
رابطه بین سرعت و قدرت موتور استپ با ولتاژ و جریان موتور
همواره این سوال مطرح بوده که سرعت و قدرت موتور استپ چه رابطه ای با همدیگر دارند؟

موتورهای استپ دارای قدرتی بیش از موتورهای DC و هم اندازه های سه فاز خود هستند. موتورهای استپ سیم پیچهای ثابت دارند و آهنربای هسته آنها به دور خود می چرخد. بنابراین برای راه اندازی آنها باید، فرکانسی را از طریق درایور به آنها داد تا به راه بیفتند. خوب حالا مهم این است که این فرکانس تا کجا میتواند بالا رود و تحمل موتور چقدر است؟

⚡️سیم پیچ موتور، یک سلف است. بنابراین تمام قوانین سیم پیچها درباره آن صدق میکند. یعنی در شرایطی که فرکانس از حدی بالاتر رود، مقدار مقاومت آن تا اندازه ای زیاد میشود که مانع از جریان یافتن الکتریسته در خود میشود. برای آنکه بتوان فرکانس را بالاتر برد تنها راه حل بالابردن ولتاژ است. پس ولتاژ بالاتر به مفهوم دور بیشتر است. درایورهای BP2A و BP4A، از 12 تا 35 ولت کارمیکنند و برای مدلهای BP6A , BP8A ولتاژ 40 ولت هم قابل تحمل است. بهترین ولتاژ کاری آنها 24 ولت بوده، و در این ولتاژ هنگامی که ورودی ها با یک PLC و یا مداری واسط با ولتاژی بیش از 12 ولت تحریک شود، تا فرکانس 16 KHz توان راه اندازی موتور را دارند. البته این فرکانس برای یک موتور با راه اندازی نیم استپ، معادل 40 دور در ثانیه و یا 2400Rpm است که سرعت بسیار بالایی بوده و تنهای مدلهای خاصی از موتور آن را پشتیبانی میکنند که به سری H معروفند.
https://telegram.me/joinchat/BiMvNjwuXncyLi7qUAjCdw
هر چه فرکانس و به عبارت دیگر دور موتور بالاتر رود، ضریب سلفی افزایش می یابد. بنابراین موتور جریان کمتری مصرف میکند و درایورهایی که کنترل جریان درستی دارند، ولتاژ سر بوبین ها را افزایش میدهند. بنابر این توان موتور ثابت است و تنها موتور از حالت مصرف جریانی به مصرف ولتاژ میرسد. افت توان موتور زمانی صورت میگیرد که فرکانس آنقدر بالا رود، تا دیگر افزایش ولتاژ جوابگوی تامین جریان نباشد. دراین حالت توان موتور و در نتیجه گشتاور موتور کاهش می یابد.

💥نکته بسیار مهم درباره این درایورها ، خروجی حالت سوییچینگ آن است. این جمله به مفهوم عدم اتلاف انرژی در درایوها است. برای روشن تر شدن این مطلب باید گفت، مثلا شما موتوری 5 ولت و 3 آمپردر اختیار دارید. ولتاژ ورودی درایو 20 ولت است. درحالت سکون که ضریب سلفی و اهمی بوبین ها حداکثر است، انتظار داریم که هربوبین 3 آمپر جریان مصرف نماید. ولی جریان ورودی درایور هرگاه با اهمتر گرفته شود، رقم 0.75 تا 0.9 را نمایش میدهد. اگر توجه نمایید، توان این موتور 15 وات است. درابور همین مقدار انرژی مصرف مینماید. درایور به روش سوییچینگ جریان بوبین را ثابت نگهداشته و همین عامل باعث صدای سوت خفیفی در موتورمیشود. جریان روی بوبین ها با اندکی خطا حدود سه آمپر بوده و موتور با توان درست کارمیکند. این عملکرد، ایده عالترین عملکرد یک درایور استپر موتور است. هرگاه که با دادن فرکانس به ورودی Clk موتور شروع به چرخش کند، دیده می شود که جریان ورودی هم افزایش می یابد. دلیل این امر خروج انرژی از موتور و تبدیل آن به انرژی جنبشی است. در نتیجه جریان مصرفی افزایش خواهد یافت.

توجه داشته باشید، هرگز جریان خروجی روی بوبین را با اهمترهای معمولی نمیتوان گرفت و برای این کار شما نیاز به دستگاه هایی با امکان اندازه گیری جریان موثر (True RMS) دارید. اندازه گیری جریان در خروجی درایورهای تکنولوژی سوییچینگ، ممکن است به دستگاه شما صدمه وارد کند.

معمولا قدرت یک موتور استپ با توان مصرفی آن بیان نمیشود. قدرت موتور استپ با گشتاور موتور عنوان می گردد که واحد آن Kg.Cm است. (کیلوگرم سانتیمتر) البته در کارهای مهندسی واحد گشتاور معمولا نیوتون متر است. برای تبدیل هر نیوتون متر به کیلوگرم سانتیمتر متوان گفت، مقدار واحد نیوتون متر را در 10 ضرب کرده تا به کیلوگرم سانتیمتر تبدیل شود.

1N.m = 10 Kg.Cm

برای مثال یک موتور استپ 13.5 کیلوگرم دارای گشتاور 1.3 نیوتون متر است. این به مفهوم آن است که، اگر یک وزنه 100 گرمی (یک نیوتونی) به سر یک بازوی بدون وزن یک متر در حالت افقی بسته شود، موتور توان نگهداری و چرخاندن آن را دارد.

واحد دیگری که برای نمایش گشتاور یک موتور استپ عنوان میشود پوند اینچ است که به اختصار در پشت موتورها به صورت OZنوشته میشود. روش تبدیل آن بصورت زیراست:

1 N.m = 141.612 Oz.Inch

1 Oz.Inch = 0.000706 N.m

1 Kg.Cm = 14.1612 Oz.Inch

برای مثال گشتاور موتوری که در پشت آن رقم 120 oz نوشته شده برابر 8.5 Kg.cm است.

چگونگی راه اندازی موتورهای بسیار سریع (شتاب شروع و خاتمه) و فرکانس استال Stall
دو پارامتر بسیار مهم در درایو موتورهای استپ، شتاب شروع و خاتمه است.
شاید تا به حال نام موتورهای سری H یا سریع را شنیده باشید. ممکن است از مدلهای این سری حتی خرید هم کرده باشید اما تفاوت خاصی بین آن و موتورهای معمولی که داشته اید حس نشده باشد. دلیل آن چیست؟ در کاتالوگ و دیتاشیت های همه موتورهای استپ پارامتری به نام اینرسی هسته وجود دارد. ممکن است پارامتر گشتاور بدلیل آنکه هسته موتور به مرور ضعیف میشود و کارخانه سازنده نمیخواهد برای خود بدنامی بوجود آورد نوشته نشده باشد، ولی مقدار اینرسی هسته، همواره در کلیه شرایط در کاتالوگ همراه با ولتاژ و جریان موتور نوشته شده اند. هسته و قطعاتی که برروی موتور بسته میشوند، دارای اینرسی خاصی هستند. این اینرسی در هنگام راه افتادن و توقف موتور، ایجاد گشتاوری در جهت و یا خلاف جهت گردش موتور میکند. به همین دلیل موتور ناگهان نمیتواند به حرکت درآمده و یا از حرکت باز ایستد.
در شرایطی که بخواهیم یک موتور را سریعتر از مقدار نیروی اینرسی هسته اش به حرکت درآوریم، باید ابتدا از سرعت کم شروع کرده و به تدریج سرعت را زیاد کنیم. درنمودار فوق Acc مبین این مطلب است. در هنگام سکون هم باید به تدریج توقف نمود تا دقیقا در سرجای خود بایستد. Acc و Dec مخفف کلمات Acceleration و Deceleration هستند که مفهوم آنها شتاب حرکت و شتاب سکون است.

کنترلری که به درایو استپ شما متصل میگردد، وظیفه ایجاد شتاب را دارد. کنترل کننده های CNC این امکان را دارند که شتاب حرکت و سکون را رعایت کرده و GCode مطابق با استاندارد RS274NGC را دریافت نمایند.

با رعایت شتاب حرکت و سکون، با درایورهای ما میتوانید موتورهای سری H را ، تا سرعت 16000 استپ در ثانیه راه اندازی نمایید.

💥کاربرد موتورهای استپ
موتورهای استپ کاربردهای بسیار زیادی دارند و دور تا دور ما را پر کرده اند. برای مثال میتوان گفت:
• کیلومتر شمار و ساعت ماشین های پژو
• حرکت هد فلاپی درایوها
• حرکت کاغذ و هد چاپ در پرینترهای Epson
• دستگاه های CNC کوچک و بزرگ
• سیستم های کنترل خطی و positioning
• روبات های ساده
• ساعت های بزرگ شهری
• بازو بسته کردن دریچه های هوا و اگزوزهای دقیق
• سیستم های سیم پیچی ترانس و هسته های فریت
. انواع مختلف پرینتر 3D ,.....
ومجموعه ای کامل و بی انتها از کاربردها وجود دارد که میتوان از این نوع موتورهای در آنها استفاده نمود.
.
.
.

🇮🇷پروژه جدید انشالله 👈کنترل دور موتور پله ای همه منظوره👉
103p60 [Universal Control Stepper Motors]
.
.
.

💥⚡️فایل ‍ﭘروژه : راه اندازی و کنترلر همه منظوره موتور پله ای دو قطبی و تک قطبی ⚡️🇮🇷
Universal Drivers and Controllers Stepper Motors (Bipolar & Unipolar)
⚒✍📝🔨🔧
توسط این درایور می توان انواع موتورهای پله ای تک قطبی (Unipolar) و دوقطبی (Bipolar) 4،5،6،8 سیمه را از لحاظ سیم بندی و دقت حرکت برحسبSPR با قابلیت تنظیم (گام- سرعت - جهت چرخش و مد کنترل پالس ) به راحتی کنترل نمود، درایور فوق داری بازه ولتاژ وسیع می باشد که می تواند متغییر یا ثابت باشد، این ویژگی باعث شده بتوان آن را در پروژه های مختلف راه اندازی موتور بکار برد. رنج وسیع جریان آن که بین 0.1A تا 30A در دمایC 150 قابل کنترل دینامیک می باشد، قادر است موتور های با توان های متفاوت را راه اندازی نماید و همچنین از یک موتور قدرت های متفاوتی را بگیرد، توان خروجی این درایور در هر فاز بین 2KW در حالت پایا (Steady Flow) 3KW در حالت غیر دائم (Unsteady) می باشد.

#راه_اندازی #کنترلر #موتورپله_ای #موتور #دوقطبی #تکقطبی #سرعت #جهت_چرخش

فرمت: PDF

👇👇👇

📽 کلیپی زیبا☝️
مکانیزم عملکرد انواع موتورهای پله‌ای