ساختمان كلي موتورهاي پله ای

بطور كلي عملكرد موتورهاي پله اي به صورت تبديل يكسري پالسهاي ديجيتال به تغيير زاويه مناسب با آن پالسها در روتور مي باشد. روتور به ازاي هر پالس يك پله دوران مي نمايد و اگر اين پالسها به طور پياپي به موتور اعمال شوند روتور به صورت پيوسته دوران خواهد كرد.
موتورهاي فوق قابليت دوران در هر دو جهت را دارا مي باشند و به علت نوع ساختمانشان داراي مزايا و معايبي هستند كه در زير به آنها مي پردازيم.

مزايا
1- اين موتورها بطور لحظه اي قابليت توقف دارند بدون اينكه اينرسي دوراني منجر به چرخش چند دور اضافه گردد.
2- فرمانهاي حركت براي موتور ديجيتال بوده لذا به راحتي مي توان آنها را توسط گيتهاي منطقي و يا ميكروپروسسور كنترل كرد.
3- نياز به فيدبكهاي گران قيمت و پيچيده براي كنترل دور و يا وضعيت (تاكومتر و چرخ دنده و …) ندارند.
4- كوپل ماكزيمم همواره به بار وارد مي شود.
5- موتورهاي پله اي مسئله كموتاسيون زغالها را ندارند.

معايب
1- حداكثر سرعت كاري اين موتورها كم مي باشد.
2- در حركت آرام داراي Over Shoot مي باشند.
با وجود اين معايب در صورتيكه تغذيه سيستم به صورت مناسبي انجام شده و مشخصات موتور با موقعيت و شرايط كاري تطبيق داده شود امكان هرگونه خطا در اين موتورها به صفر خواهد رسيد.
طبق يك دسته بندي مي توان موتورهاي پله اي را به دو دسته Unipolar و Bipolar تقسيم كرد كه در نوع Unipolar جهت جريان سيم پيچها تنها در يك جهت بوده و در Bipolar جهت جريان دو طرفه مي باشد

روش تحريك پله كامل ( Full Step )
با توجه به شكل زير در اين روش در هر لحظه دو سيم پيچ در حالت تحريك مي باشند.
استفاده از اين روش خصوصا در فركانسهاي پايين و حالت Start – Stop پاسخ بهتري خواهد داشت و گشتاور بيشتري ايجاد مي نمايد. در اين روش با هر تغيير حالت در تحريك فازها موتور يك پله دوران خواهد نمود.

روش تحريك نيم پله ( Half Step )
در اين روش قبل از تحريك سيم پيچ دوم در يك فاز سيم پيچ اول قطع مي گردد. به همين دليل در بعضي از حالات تنها يكي از سيم پيچها در حالت تحريك مي باشد. اين نحوه عملكرد باعث مي شود كه روتور در يك زاويه بين دو حالت پايدار بايستد و زاويه هر پله نصف مي گردد. بنابراين با اين روش مي توان دقت موتورهاي پله اي را افزايش داد. اين روش در فركانسهاي پايين نسبت به حالت قبل كوپل كمتري ايجاد مي نمايد ولي در سرعتهاي بالاتر تقريبا كوپلهاي يكسان دارند.

موتور پله ای (Stepper Motor)
یکی از انواع موتورهای الکتریکی است که حرکت آن کاملا دقیق و از پیش تعریف شده می باشد و با ارسال بیتهای ۰,۱به سیم پیچهای آن می توان آنرا حرکت داد.

ساختار موتور پله ای
این موتورعموما دارای چهار قطب میباشد که سیم پیچها بر روی این چهار قطب قرار می گیرند و شما با ارسال بیتهای ۰و۱به این سیم پیچها در واقع میدان مغناطیسی ایجاد می کنید که این میدان باعث حرکت روتورمغناطیسی موجود در داخل موتور پله ای می شود البته میبایست این سیم پیچها را به توالی ۰ و ۱ کرد و گرنه موتو ر مطابق میل شما نخواهد چرخید یکی از مشخصه های این موتور زاویه حرکت آن می باشد و هر موتوری زاویه حرکتی مخصوص به خودش را دارد مثلا اگر موتوری زاویه حرکتش ۷درجه باشد این موتور در هر بار ی که سیم پیچهایش حاوی ولتاژ می شوند ۷ درجه در سمت حرکت عقربه های ساعت یا خلاف جهت آن بسته به اینکه سیم پیچها با چه ترتیبی ولتاژ دار می شوند خو اهد چرخید این ۷ درجه چرخش برای این موتور پله ای نمونه یک پله یا یک step محسوب می شود با این تعریف متوجه شدید که یک موتور پله ای در یک دور کامل ممکن است.،۱۰۰تا ۲۰۰ پله کمتر یا بیشتر بسته به نوع موتور خواهد داشت.شما حتی می توانید یک موتور پله ای را به صورت نیم پله یعنی با نصف زاویه حرکت راه اندازی کنید این موتورها به صورت میکرو پله نیز حرکت می کنند در واقع منظور حرکت خیلی ریز ودقیق است. وقتیکه شما یک موتور پله ای را از نزدیک می بینید متوجه تعدادی سیم رنگی می شوید که از موتور پله ای بیرون آمده در واقع این سیم ها هر کدام به سر یک سیم پیج متصل هستند و یک سیم بین تمام سیم ها مشترک است

نحوه کنترل
این موتور به صورت ۱ بیتی یا دو بیتی حرکت می کند در حالت یک بیتی در هر لحظه تنها یک سیم پیچ پالس ۱ را دریافت می کند ودر حالت دو بیتی دو سیم پیچ در هر لحظه پالس ۱ را دریا فت می کنند اگر این دریافت پالس به صورت منظم و پشت سر هم انجام شو د موتور نیز به صورت صحیح به سمت جهت حرکت عقربه های ساعت یا خلاف جهت آن حرکت خواهد کرد.
بیایید نحو ه کنترل موتور پله ای را در دو حالت یک بیتی یا دو بیتی بررسی کنیم

نحوه کنترل ۱ بیتی
در حالت یک بیتی اگر اول سیم پیچ ۱ را تحریک کنیم .سیم پیچ ۲و۳و۴ بدون تحریک باید باشند جهت حرکت موتور پله ای در سمت حرکت عقربه های ساعت بعد از سیم پیچ ۱ نوبت سیم پیچ ۲ است که تحریک شود.، و در این حالت نیز بقیه سیم پیچها بدون تحریک هستند بعد از آن نوبت سیم پیچ ۳ و سپس نوبت سیم پیچ شماره ۴ است دقت کنید که در هر لحظه یک سیم پیچ تحریک شو د اگر بعد از سیم پیچ ۱ سیم پیچ ۴ را تحریک کنیم و سپس به سراغ۳و۲ برویم موتور در جهت عکس عقربه های ساعت خواهد چرخید.
نحوه کنترل ۲ بیتی
در حالت دو بیتی در لحظه دو سیم پیچ بار دار می شو ند مثلا اگر اول سیم پیچ ۱ و۲ تحریک شوند بعد سیم پیچ ۲و۳ سپس ۳و۴ ودر نهایت ۴و ۱ برای حرکت موتور پله ای بایست همین ترتیب را تا موقعییکه می خوا هید موتور حرکت داشته باشد ادامه دهید حال اگر این ترتیب را عوض کنید موتور در خلاف جهت فعلی حرکت می کند

حرکت در جهت عقربه های ساعت (تحریک ۲ بیتی)

نحوه حرکت موتورهای الکتریکی
حالا بیا یید ببینیم چه اتفاق می افتد که موتور پله ای حرکت می کند.
کلید فهمیدن اینکه موتورهای الکتریکی چگونه کار می کنند فهمیدن نحوه عملکرد آهن ربای الکتریکی است آهن ربای الکتریکی مبنای کار موتورهای الکتریکی است.
اگر سیمی حدود ۱۰ سانتی متر بردارید و به دور میخی بپیچید و دو سر آنرا به دو سر یک باطری وصل کنید زمانیکه جریان از سیم عبور می کند یک میدان مغناطیسی در اطراف سیم ایجاد می شود و آن میخ تبدیل به آهنربا می شود این میدان تا زمانییکه جریان از سیم عبور میکند وجود دارد یعنی تا زمانییکه دو سر سیم به باطری متصل باشد و زمانییکه این اتصال قطع شود این میدان نیز از بین می رود آن سر میخ که به قطب مثبت باطری وصل شده S وسر دیگر را که به قطب منفی باطری وصل شده N می نامییم حال اگر یک آهن ربای نعلی شکل بردارید و این میخ را به صورت معلق در وسط این آهن ربا قرار دهید به طورییکه میخ کاملا افقی قرار گیرد در صورتیکه قطب N میخ در مقابل قطب N آهن ربا ی نعلی شکل قرار بگیرد
وقطب دیگر میخ نیز به همین صورت در این وضعییت میخ ۱۸۰ درجه خواهد چرخد تا قطب N میخ در مقابل قطب S آهنربا و قطب S میخ در مقابل قطب N آهن ربا قراربگیرد همانطور که میدانید دو قطب متضاد همدیگر را جذب ودو قطب همسان همدیگر را دفع می کنند که حرکت میخ نیز در آهن ربای نعلی شکل به همین صورت است
حرکت موتورهای الکتریکی نیز در واقع از همین قانون پیروی می کند ما هر بار که در یک موتور پله ای یک سیم پیچ را تحریک می کنیم در واقع قطبهای N , S را در داخل موتور ایجاد میکنیم و روتور نیز مثل آن میخ و با استفاده از قانون جذب ودفع قطبها به حرکت در مآید واین حرکت همان چیزی است که ما به صورت فیزیکی از موتور مشاهده می کنیم …

این فایل دارای تصویر می باشد