کاربرد استپ موتور

مطمئنا شما هم ویدیویی از روبات هایی که در صنایع خودروسازی استفاده می شوند دیده اید. شاید به این فکر افتاده باشید که برای داشتن چنین دقتی باید هوش مصنوعی و سیستم کنترل قدرتمندی وجود داشته باشد. اما شاید دقیقا اینطور نباشد. در صورت استفاده از هوش مصنوعی در هر کدام از این روبات ها، هزینه ها برای صنایع بسیار گزاف خواهد بود. پس راه چاره چیست ؟

استفاده از سیستمی که به روبات ها این امکان را بدهد که بدون اینکه کنترل شوند، یک حرکت خاص را چندین دفعه با دقت بالا انجام دهند. صنایع مختلف توانسته اند با وجود استپ موتور این سیستم را بوجود آورند.

نحوه کارکرد استپ موتور

استپر موتور، یک موتورDC است. این موتورها هر دور کامل ( 360 درجه ) را به تعداد نسبتا زیادی استپ تقسیم میکنند. به همین دلیل حرکت گسسته و با دقت بالایی دارند. برای مثال استپ موتوری که دارای 200 استپ است توانایی حرکت به اندازه 1.8 درجه در هر استپ را دارد. استپ موتور ها دارای آهنرباهایی هستند که با کدها و ولتاژهایی که توسط کنترلر و درایور به استپ موتور ارسال می شوند فعال و غیر فعال می شوند و این عامل حرکت استپ موتور است.

کاربرد استپر موتور در صنایع

با وجود دقت بالا و عدم نیاز به سیستم فیدبک، استپ موتور ها در صنایع مختلفی کاربرد دارند که در ادامه با برخی از آنها آشنا می شویم.

1. کاربرد استپ موتور در کامپیوتر

یکی از اصلی ترین حوزه های کاربرد استپر موتور، حوزه کامپیوتر و لوازم جانبی آن است. در دهه 80 میلادی استفاده از کامپیوترهای رومیزی و قابل حمل رونق گرفته بود و شرکت های کامپیوتری برای ساخت دیسک گردان و پرینتر، رو به استفاده از استپ موتور ها آوردند و هم اکنون نیز از این موتورها استفاده می کنند.

• پرینتر

  اکثر پرینتر ها از استپ موتور در ساختار خود استفاده می کنند. پرینترهای لیزری برای کاغذرسان، چرخش استوانه حساس به نور و بخش تکان دهنده تونر از استپ موتور استفاده می کنند. پرینتر های ضربه-کاراکتر ( character-impact ) که از انواع اولیه و قدیمی پرینترها هستند در بخش گردونه کاراکتر از استپ موتور استفاده می کنند. در پرینترهای جوهرافشان که دارای سرعت بالا و نویز کم هستند از استپر موتور در مکانیزم انتقال هد و کاغذرسانی استفاده می شود.

• فلاپی درایو

  فلاپی بعنوان وسیله ای برای نگهداری اطلاعات کامپیوتر استفاده می شد، در سالیان اخیر استفاده از فلاپی کاملا منسوخ شده است. هر 2 طرف فلاپی دیسک با ماده مغناطیسی پوشیده شده و داخل یک پوشش پلاستیکی قرار دارد. برای خواندن فلاپی ها، از استپ موتور ها در مکانیزم انتقال هد خواننده استفاده شده است.

• هارد دیسک

  هارد دیسک یا HDD، دیسکی آلومینیومی یا شیشه ای پوشیده از مواد مغناطیسی است. ظرفیت ذخیره سازی هارد دیسک از فلاپی بیشتر است. در مکانیزم هد هارد دیسک از استپ موتور استفاده شده است. به ازای حرکت یک درجه از زاویه استپ موتور، هد در حدود 30 الی 40 میکرو میلیمتر حرکت میکند و به این ترتیب هد توانایی خواندن بیت ها را پیدا می کند.

2. کاربرد استپ موتور در ماشینهای کنترل عددی ( CNC )

در گذشته تمامی ماشینهای کنترل عددی از استپ موتور ها استفاده می کردند، اما امروزه از سروو موتورها که دارای قابلیت فیدبک حرکتی هستند هم استفاده می شود. سروو موتور های دارای قدرت کنترل نقطه به نقطه بهتری در فواصل طولانی هستند، اما نقطه قوت بزرگ استپ موتور ها در سیستم کنترل حلقه باز آنهاست.

• ماشینهای فرزکاری

  حرکت قطعه کار در 3 محور X-Y-Z را می توان با استپ موتور ها بخوبی کنترل کرد. تیغه فرزکاری هم بوسیله یک موتور القایی درایو می شود.

• ماشین های دوزندگی

  در هر 2 مدل ماشین های دوزندگی یعنی صنعتی و خانگی از استپ موتور ها بطور گسترده استفاده می شود. مزیت های استپ موتور که در ماشینهای دوزندگی به چشم می آید، گشتاور بالا، پاسخ سریع در فاصله ی کوتاه و تعیین دقیق موقعیت با سیستم کنترل حلقه باز است.

3. کاربرد استپر موتور در ماشین های اداری

استپر موتور ها به زندگی روزمره ما وارد شده اند، ما هر روز بدون اینکه بدانیم از استپ موتور ها استفاده میکنیم. استپر موتور ها در ماشین های اداری بعنوان یکی از اجزای حیاتی انها استفاده می شوند.

• دستگاه کپی

  در دستگاه کپی از استپر موتور برای فعالیت چند مکانیزم استفاده می شود. سنسور نوری در دستگاه کپی از استپ موتور برای حرکت به موقعیت مناسب استفاده می کند. واحد اسکنر در دستگاه کپی نیز از استپ موتور برای حرکت استفاده می کند. در واحد آینه نیز از استپر موتور استفاده می شود.

• دستگاه فکس

  دستگاه های فکس از دهه 80 میلادی با ما همراه هستند و هنوز هم در اکثر ادارات استفاده می شوند. دستگاه فکس برای انتقال اطلاعات از طریق خطوط تلفن استفاده می شود. پیکسل ها از طریق هد فتو الکتریک خوانده و به سیگنال های الکتریکی تبدیل می شوند، در مکانیزم این هد از استپ موتور استفاده شده است. در هنگام دریافت این سیگنال ها قلمی در دستگاه فکس اطلاعات را بر روی کاغذ چاپ می کند، در مکانیزم این قلم نیز از استپ موتور استفاده شده است.

4. کاربرد استپ موتور در پرینتر های 3 بعدی

در پرینتر های 3 بعدی از استپر موتور در مکانیزم جابجایی محورهای X-Y-Z و همچنین در ساختار اکسترودر برای جابجایی فیلامنت استفاده می شود. در نتیجه در پرینترهای 3 بعدی حداقل 4  عدد استپ موتور استفاده می شود. 3 عدد برای جابجایی محورها و یک عدد در ساختار اکسترودر. در پرینترهای 3 بعدی با سایز رایج که 20 الی 30 سانت هستند از استپ موتور نما 17 با گشتاور 3.5 الی 5 کیلوگرم-سانتی متر ( kg-cm ) استفاده می شود.

5. کاربرد استپ موتور در صنایع خودروسازی

متاسفانه چندین سال است که در صنعت خودروسازی برای کاهش هزینه ها از روبات ها بجای افراد استفاده می شود، این موضوع در سالهای اخیر بیشتر شده است. روبات ها با وجود استپر موتور ها توانایی این را دارند که بدون اینکه سیستمی خارجی روی آنها کنترل داشته باشد یک عمل را هزاران دفعه بشکل دقیق انجام دهند. این موضوع روبات ها را از انسان ها با دقت تر و کم هزینه تر کرده است. از روبات ها در صنعت خودروسازی برای مونتاژ،رنگ زنی و تست خودروها استفاده می شود.

6. کاربرد استپ موتور در زمینه های دیگر

کاربرد استپ موتور ها از صنایع هم فراتر رفته و در زمینه های خاص هم از آنها استفاده می شود.

• استپر موتور در خلا

  انسان ها برای کار در خلا نیاز به تجهیزات خاص و گران قیمتی هستند، علاوه بر تجهیزات با قیمت گزاف، خطر جانی نیز انسان ها را در خلا تهدید می کند. برای تعیین موقعیت دقیق موتور در خلا شدید از استپ موتورهای مخصوصی استفاده می شود. این استپ موتور ها دارای روش ساخت مخصوصی هستند که برای اجتناب از رها شدن گازهای درون استپ موتور استفاده می شود. همچنین این استپر موتور ها در مقابل دماهای بالا مقاومت بهتری دارند. نوعی خاص از گریس نیز برای این استپر موتور ها استفاده می شود.

• اسلحه سازی

  در اسلحه های بزرگ بکار رفته در ناوها و جت ها از استپر موتور برای تنظیم دقیق زاویه شلیک استفاده می شود.

• وسایل زمانی

  در ساعت های دیواری و مچی که بصورت الکترونیکی کار می کنند از استپ موتور برای حرکت عقربه ها استفاده می شود. زاویه حرکت یک گام استپ موتور به اندازه یک ثانیه است.

• استپ موتور در دوربین ها

  بدلیل وجود سیستم کنترل حلقه باز، استفاده از استپ موتور در مکانیزم تنظیم خودکار لنز بسیار رایج است.