Шта је корачни мотор и како то ради

Од једноставног ДВД уређаја или штампача у вашем дому до високо софистициране ЦНЦ машине или роботске руке, корачни мотори се могу наћи готово свуда. Његова способност да врши електронски контролисане прецизне покрете учинила је да ови мотори пронађу примену у многим пољима попут надзорних камера, тврдог диска, ЦНЦ машина, 3Д штампача, роботике, монтажних робота, ласерских резача и још много тога. У овом чланку научимо по чему су ови мотори посебни и теорију која стоји иза тога. Научићемо како да користимо једну за вашу апликацију.

Увод у корачне моторе

Као и сви мотори, корачни мотори такође имају статор и ротор, али за разлику од нормалног једносмерног мотора, статор се састоји од појединачних сетова намотаја. Број завојница ће се разликовати у зависности од типа корачног мотора, али за сада само схватите да се у корачном мотору ротор састоји од металних стубова и сваки стуб ће привући сет завојница у статору. Дијаграм испод приказује корачни мотор са 8 статорских стубова и 6 роторских стубова.

Ако погледате завојнице на статору, оне су распоређене у облику парова завојница, попут А и А 'чине пар Б, а Б' пар и тако даље. Дакле, сваки од овог пара завојница формира електромагнет и они се могу појединачно напајати помоћу управљачког кола. Када се завојница напаја, делује као магнет и пол ротора се поравна са њом, када се ротор окреће да би се прилагодио поравнању са статором, то се назива једним кораком. Слично напајању завојница у низу, можемо ротирати мотор у малим корацима да бисмо извршили потпуну ротацију.

Врсте корачних мотора

Постоје углавном три врсте корачних мотора засноване на конструкцији, а то су:

• Корачни мотор са променљивом невољношћу: Имају ротор од гвозденог језгра који се привлачи према половима статора и обезбеђује кретање минималном одбојношћу између статора и ротора.
• Корачни мотор са трајним магнетом : Они имају ротор са перманентним магнетом и одбијају се или привлаче према статору према примењеним импулсима.
• Хибридни синхрони корачни мотор: Они су комбинација променљиве релуктанције и корачног мотора са трајним магнетом.

Поред тога, корачне моторе такође можемо класификовати као униполарне и биполарне на основу врсте намотаја статора.

• Биполарни корачни мотор: Статорски намотаји на овом типу мотора неће имати заједничку жицу. Вожња ове врсте корачног мотора је различита и сложена, а такође ни погонски круг не може бити лако дизајниран без микроконтролера.
• Униполарни корачни мотор : У овом типу корачних мотора можемо узети средишњи навој оба фазна намотаја за заједничко тло или за заједничку снагу, као што је приказано доле. Ово олакшава вожњу мотора, има и много врста униполарних корачних мотора

У реду, дакле, за разлику од нормалног једносмерног мотора, овај излази из пет жица свих фенси боја и зашто је тако? Да бисмо то разумели, прво бисмо требали знати како степпер о којем смо већ разговарали. Прије свега корачни мотори се не окрећу, они корачају и тако су познати и као корачни мотори. Значи, кретаће се само по један корак. Ови мотори имају низ завојница који се налазе у њима и оне се морају посебно напајати да би се мотор окретао. Када се свака завојница напаја, мотор чини корак, а редослед понижавања учиниће мотор непрекидним корацима, чинећи тако да се окреће. Погледајмо завојнице присутне у мотору да бисмо тачно знали одакле долазе ове жице.

Као што видите, мотор има униполарни распоред калема са 5 олова. Постоје четири завојнице које се морају напајати у одређеном низу. Црвене жице ће бити испоручене са + 5В, а преостале четири жице ће бити повучене на земљу за активирање одговарајуће завојнице. Користимо било који микроконтролер да бисмо напајали ове завојнице у одређеном низу и натерали мотор да изврши потребан број корака. Опет постоји много секвенци које можете користити, обично се користи 4 корака , а за прецизније управљање може се користити и 8 корака . Табела секвенци за контролу у 4 корака приказана је у наставку.

Корак	Калем под напоном
Корак 1	А и Б.
Корак 2	Б и Ц.
3. корак	Ц и Д.
4. корак	Д и А.

Па, зашто се овај мотор назива 28-БИЈ48 ? Озбиљно !!! Не знам. Нема техничког разлога да се овај мотор тако зове; можда не би требало да зарањамо много дубље у то. Погледајмо неке важне техничке податке добијене из техничког листа овог мотора на доњој слици.

То је глава пуна информација, али морамо да погледамо неколико важних да бисмо знали коју врсту корака користимо како бисмо га могли ефикасно програмирати. Прво знамо да је то корачни мотор од 5В, јер црвену жицу напајамо са 5В. Затим, такође знамо да је то четворофазни корачни мотор, јер је у себи имао четири завојнице. Сада је дат преносни однос 1:64. То значи да ће осовина коју видите споља направити једну потпуну ротацију само ако се мотор изнутра окреће 64 пута. То је због зупчаника повезаних између мотора и излазне осовине, који помажу у повећању обртног момента.

Још један важан податак који треба приметити је Угао корака: 5,625 ° / 64. То значи да ће се мотор када ради у редоследу од 8 корака померати за 5,625 степени за сваки корак и биће потребно 64 корака (5,625 * 64 = 360) да би извршио једну потпуну ротацију.

Израчунавање корака по обртају за корачни мотор

Важно је знати како израчунати кораке по обртају за ваш корачни мотор, јер га само тада можете ефикасно програмирати / покретати.

Претпоставимо да ћемо управљати мотором у редоследу од 4 корака, тако да ће угао корака бити 11,25 °, пошто је за секвенцу од 8 корака 5,625 ° (дато у техничком листу), биће 11,25 ° (5,625 * 2 = 11,25).

Кораци по обртају = 360 / угао корака Овде, 360 / 11.25 = 32 корака по обртају.

Зашто су нам потребни погонски модули за корачне моторе?

Већина корачних мотора ће радити само уз помоћ покретачког модула. То је зато што модул контролера (микроконтролер / дигитално коло) неће моћи да обезбеди довољно струје из својих И / О пинова за рад мотора. Дакле, користићемо спољни модул попут УЛН2003 модула као покретач корачног мотора. Постоји много врста управљачких модула и оцена једног ће се променити у зависности од врсте мотора који се користи. Примарни принцип свих модула погона биће давање / понирање довољно струје за рад мотора. Поред тога, постоје и управљачки модули који имају унапред програмирану логику, али овде нећемо разговарати о томе.

Ако сте знатижељни да знате како да ротирате корачни мотор користећи неки микроконтролер и управљачки програм, онда смо покрили много чланака о његовом раду различитим микроконтролерима:

• Повезивање корачног мотора са Ардуино Уно
• Повезивање корачног мотора са СТМ32Ф103Ц8
• Повезивање корачног мотора са ПИЦ микроконтролером
• Повезивање корачног мотора са МСП430Г2
• Повезивање корачног мотора са микроконтролером 8051
• Управљање корачним мотором са Распберри Пи

Сада верујем да имате довољно информација за управљање било којим корачним мотором који вам је потребан за ваш пројекат. Погледајмо предност и недостатак Степпер мотора.

Предности корачних мотора

Једна од главних предности корачног мотора је што има изврсну контролу положаја и стога се може користити за прецизну примену управљања. Такође има веома добар обртни моменат што га чини идеалним избором за роботске апликације. Такође се сматра да корачни мотори имају дужи век трајања од нормалног једносмерног или серво мотора.

Мане корачних мотора

Као и сви мотори, и корачни мотори имају своје недостатке, јер се окрећући малим корацима не могу постићи велике брзине. Такође троши снагу за задржавање обртног момента чак и када је идеалан, повећавајући тако потрошњу енергије.