استپ موتور چیست؟
موتور پله ای یا استپر موتور سیستمی است که انرژی الکتریکی را به حرکت دورانی دقیق تبدیل میکند. این نوع از موتور، به دلیل این که حرکت یک دور کامل را به صورت مجموعه‌ای از پله (step)ها اجرا میکند؛ در صنایعی که به حرکت دقیق احتیاج دارند به میزان زیادی مورد استفاده قرار می‌گیرد. نامگذاری آن نیز بر اساس همین ویژگی یعنی حرکت پله به پله صورت گرفته است.
میزان استپ یک موتور مولفه‌ای مشخص است که در زمان ساخت موتور تعیین میشود و روی لیبل محصول درج میشود. به طور مثال زاویه استپ 1.8 درجه در استپ موتورهای صنعتی بسیار رایج است. به این ترتیب موتوری با زاویه استپ 1.8 برای انجام یک دور کامل باید به اندازه 200 استپ (1.8/360) حرکت کند.
نحوه محاسبه حرکت استپر
با دانستن زاویه استپ، محاسبات حرکت استپ موتور را به سادگی میتوانید انجام دهید. برای نمونه اگر یک استپر موتور با زاویه استپ 1.8 را به یک لیداسکرو گام 1(در هر دور چرخش 1 میلیمتر پیمایش دارد) متصل کنیم، هر استپ به اندازه 0.005 میلیمتر جابجایی دارد. در نتیجه اگر نیاز به قرار گرفتن در موقعیت خاصی باشد، تعداد استپ ها برای رسیدن به آن موقعیت به آسانی و بدون نیاز به فیدبک قابل محاسبه خواهد بود. به این سیستم کنترل بدون فیدبک open-loop یا حلقه باز گفته میشود. در این سیستم یک کنترلر به یک درایور دستور موقعیت میدهد (یعنی تعداد استپ موردنیاز برای رسیدن آن موقعیت را محاسبه کرده و تعداد استپ را به درایو صادر میکند) و متعاقبا آن درایور، موتور را به تعداد استپ‌های موردنیاز حرکت میدهد. در نوع دیگری از سیستمهای کنترلی که با نام حلقه بسته (closed-loop) شناخته میشود، درایو از استپ موتور بازخورد سرعت را دریافت میکند و به کنترلر بازخورد موقعیت میدهد. تا حصول کامل موقعیت موردنظر، سرعت و پوزیشن در حین حرکت به طور مداوم توسط درایو و کنترلر سنجیده می شود.
درایو استپ موتور
این نوع از درایور با هدف فرمان دادن به استپر موتور برای حرکت به اندازه تعداد استپ مورد نظر، طراحی و ساخته میشود. وظیفه اصلی درایور تبدیل دستورات کنترلر به پالس حرکتی است. پالس که به طور متناوب on و off میشود چیزی است که فازهای داخل استپر موتور را با ترتیب مشخص فعال میکند تا موتور به اندازه یک استپ در جهت مشخص حرکت کند.
همانند استپ موتور درایور استپر موتور نیز انواع مختلف دارد که از جمله آن میتوان به درایو دوفاز، سه فاز، انکودردار و ... اشاره کرد.
خاستگاه برند CW
برند CW در اصل از سری محصولات کارخانه Changzhou Chuangwei Motor Electric Appliance Co., Ltd. است. این کارخانه در سال 1995 با هدف تولید تخصصی استپر موتور و درایورهای مخصوص آن، در کشور چین تاسیس شد. از آن زمان تا کنون در تولید و توسعه انواع محصولات با کیفیت صنعتی که مورد استفاده بسیاری از صنایع داخلی و خارجی است، پیشرو بوده است. تمرکز محصولات این واحد تولیدی بر تنوع و پوشش وسیع نیازهای مصرف کنندگان است. به همین علت در حوزه‌های مختلف از جمله رباتیک، تجهیزات برق و اتوماسیون صنعتی، تجهیزات پزشکی، صنعت تبلیغات، نورپردازی و آبشارهای موزیکال، ماشین‌آلات صنایع نساجی، پرینترهای صنعتی و ماشین آلات چوب پرکاربرد هستند. علاوه بر کیفیت بالا و تنوع گسترده، این محصولات قیمت به صرفه و مناسبی را نیز برای کاربران فراهم می‌کنند.
همانطور که ذکر شد تولیدات این برند از تنوع بسیاری برخوردارند. استپ موتور دو فاز، 3فاز، استپر گیربکس دار، استپر موتور انکودردار و موتور ترمز دار از جمله این محصولات هستند. همچنین برای هر کدام از این دسته موتورها درایوری به خصوص طراحی و ساخته شده است. در ادامه به توضیح برخی ویژگی های این موتورها و درایوها می‌پردازیم.
انواع استپرهای CW
استپر موتور دو فاز (2-phase stepper motor):
استاتور موتور پله‌ای متشکل از تعدادی جفت سیم پیچ است. به این جفت سیم پیچ ها فاز گفته میشود. تعداد فاز یک استپر موتور یکی از مشخصه‌های اصلی آن است. گامی که بین ولتاژدهی به هر فاز تا فاز بعدی طی میشود کاملا وابسته به تعداد فاز است.
در استپرهای دوفاز، دو جفت سیم پیچ وجود دارد که هر جفت به هم متصل هستند در نتیجه این نوع استپر 4 سیم است. زاویه استپ در این دسته، 1.8 درجه است. این نوع بسیار رایج و متداول است. همچنین از نظر اقتصادی نیز به صرفه تر از انواع دیگر است. در راه اندازی این نوع موتور بهتر است از درایور میکرواستپ استفاده شود تا حرکت بدون لرزش حاصل شود.
برند CW محصولات متنوعی از انواع استپر موتورهای دو فاز را تولید کرده تا پاسخگوی نیاز وسیع صنعتگران باشد. این خانواده از برند CW شامل موتورهایی در رنج گشتاور 5 تا 280 کیلوگرم سانتیمتر ( 5 – 280 Kg.cm ) هستند. ابعاد این محصولات نیز از سایز NEMA17 تا NEMA42 متغیر است.
درایور استپر دوفاز (2-phase step drive):
این مجموعه از محصولات، با قیمت بسیار مناسب و کارایی بالا تولید شده‌اند. سه مدل CWD860H - CWD556 - CW2283 درایو میکرواستپ دو فاز هستند که به ترتیب 8.3 – 5.6 و 7.2 آمپر جریان را میتوانند تامین کنند.
مدل CWD556 بیشترین کاربرد و استفاده را دارد زیرا توانایی راه اندازی اکثر موتورهای نما17 ، 23 و 34 را دارد. علاوه بر این 16 حالت میکرو استپ قابل تنظیم نیز برای این کالا در نظر گرفته شده است.
درایو 2فاز استپ موتور برند سی دبلیو مدل CWD860H قابلیت تامین جریان از 2.4 تا 7.2 آمپر را داراست. این محصول امکان انتخاب بین 16 حالت میکرو استپ از 200 تا 51200 استپ در دور را سازگار با استپر موتورهای NEMA 34 فراهم کرده است.
درایوراستپ موتور دوفاز AC مدل CW2283 توانایی جریان دهی از 2 تا 8.3 آمپر را دارد. تنظیمات میکرو استپ از 200 تا 51200 استپ در دور نیز برای این درایو در نظر گرفته شده است. این درایو برای راه اندازی استپر موتورهای 2فاز NEMA 42 مناسب است.
لازم به ذکر است که برای انتخاب درایو متناسب با هر نوع موتور بهتر است به دیتاشیت موتور موردنظر مراجعه کنید و اطلاعات جریان و گشتاور و سیم بندی اسپر موتور را به دقت برررسی کنید تا درایوی که با کاربرد مدنظر شما همخوانی دارد انتخاب نمایید.
سیم بندی استپ موتور دو فاز
موتور پله‌ای و درایو سه فاز(3-phase stepping motor and drive):
در استپرهای 3 فاز، سه جفت سیم پیچ وجود دارد که هر جفت به هم متصل هستند در نتیجه این نوع استپر دارای 6 سیم است. البته بعضا به صورت سه سیم هم هستند. تعداد سیم خارج شده از موتور وابسته به ساختار داخلی آن است که سیم پیچ ها با یکدیگر سری یا موازی شده باشند. زاویه استپ در این دسته، 1.2 درجه است. موتورهای سه فاز در مقایسه با نوع دوفاز سرعت عملکرد بالاتری دارند. همچنین دقت حرکتی آن‌ها نیز بالاتر است. با توجه به این ویژگی در حرکات رفت و برگشتی با سرعت زیاد استفاده میشوند. البته باید به این نکته نیز توجه داشت که این نوع موتور در تعداد محدود در بازار موجود است و نسبت به انواع دیگر موتور پله ای کاربرد کمتری دارد. به همین علت قیمت آن نیز بالاتر است.
سیم بندی استپر سه فاز (3 سیم و 6 سیم)
در این دسته‌بندی از محصولات CW، دو موتور با گشتاور های 9 و 14 کیلوگرم سانتیمتر تولید شده‌اند. سایز فلنج هر دو این مدلها نما 23 یا 57 میلیمتری است. درایور سه فاز مناسب برای این محصولات CWD3M683 است. این میکرواستپ درایو سه فاز تا 8.3 آمپر جریان را تامین میکند و قابلیت انتخاب بین 16 مُد میکرواستپینگ را در اختیار کاربر قرار میدهد.
استپ موتور گیربکس دار(Geared step motor):
در مواردی که نیاز به کنترل دور موتور و یا گشتاور باشد از گیربکس استفاده میشود. به کمک گیربکس با نسبت تبدیل مشخص میتوان به سرعت یا گشتاور مطلوب رسید. معمولا برای حصول گشتاور بالا در سرعت پایین از استپر گیربکس دار استفاده میشود. این قابلیت در استپرهای گیربکس دار ساخت CW در نظر گرفته شده است. در این دسته بندی دو محصول با مشخصات بسیار کاربردی وجود دارد. محصول اول استپ موتور گیربکسی با گشتاور 20Kg.cm و در سایز NEMA23 تولید شده‌است. مدل دیگر موتور گیربکس‌دار 120 کیلوگرم سانتیمتر است که سایز فلنج آن از نوع نما 34 در نظر گرفته شده. نسبت تبدیل گیربکس در این محصولات 1:5 است.
استپر انکودر دار(Encodered Stepper):
همان طور که در ابتدای مقاله اشاره کردیم، سیستمهای رایج کنترل استپ موتور اصطلاحا حلقه باز خوانده میشوند. با این وجود در برخی مواقع نیاز به کنترل حلقه بسته در سرعت پایین ( به طور مثال500 دور در دقیقه) است که با استفاده از استپر معمولی قابل اجرا نیست و استفاده از سروو موتور نیز، افزایش هزینه در بر خواهد داشت. راه‌حل بسیار مقرون به صرفه و با دقت مناسب برای چنین پروژه هایی استفاده از استپ انکودردار است.
در مجموعه استپر انکودردار برند CW محصولاتی با بازه گشتاور 20 تا 120 کیلوگرم*سانتیمتر وجود دارند. موتور 2 نیوتن متری در سایز نما23 طراحی و تولید شده است. در سایز نما34 نیز سه موتور با گشتاور 4.5 ، 8.5 و 12 N.m عرضه شده‌اند.
درایو استپ حلقه بسته (Closed loop Drive):
برای کنترل و درایو کردن استپرانکودری لازم است از درایور مخصوص ان استفاده شود. این امر به این علت است که درایو مورد استفاده باید قابلیت خوانش اطلاعات مثل پوزیشن و سرعت را داشته باشد. همچنین بتواند این فیدبک را در اختیار کنترلر قرار دهد. تنها در این صورت است که میتوان یک سیستم کنترلی را کاملا حلقه بسته دانست.
کنترل حلقه بسته استپر موتور
درایو انکودردار مورد استفاده برای موتور 20 کیلوگرم.سانتیمتر نوع CWDS556 است که تا 5.6 آمپر جریان میدهد و قابلیت انتخاب 16 حالت میکرواستپینگ را داراست.
دو موتور 45 و 85 Kg*cm با درایور CWDS86C سازگارند که توانایی تامین جریان تا 8 آمپر را داراست. همچنین تنظیمات میکرواستپ را هم پشتیبانی میکند.
برای موتور با گشتاور 120 کیلوگرم در سانتیمتر استفاده از درایو انکودردار SS1108 ، توصیه میشود.
علاوه بر برند CW محصولات بسیاری از برندهای شناخته شده دیگر از جمله لیدشاین، پریموپال و .... را میتوانید در سایت پارتینه ببینید و مشخصاتشان را مقایسه کنید و خرید آنلاین استپ موتور را انجام دهید.
