موتور پله اي يک موتور الکتريکي هست که حرکت آن کاملا دقيق و از پيش تعريف شده مي باشد که ورودي الکتريکي ديجيتال را به يک حرکت مکانيکي تبديل مي کند و با ارسال بيتهاي 0,1 به سيم پيچهاي آن ?مي توان آنرا حرکت داد. در واقع يک موتور پله اي ترکيبي از يک موتور الکتريکي DC و يک سلونوييد است. موتورهاي پله اي ساده توسط بخشي از يک سيستم دنده اي در حالت هاي موقعيتي معين قرار مي گيرند، اما موتورهاي پله اي نسبتا کنترل شده، مي توانند بسيار آرام بچرخند. موتورهاي پله اي کنترل شده با کامپيوتر يکي از فرمهاي سيستم هاي تنظيم موقعيت هستند، بويژه وقتي که بخشي از يک سيستم ديجيتال داراي کنترل فرمان بار باشند. اين موتورها به صورت درجه اي دوران مي کنند و با درجه هاي مختلف در بازار موجود هستند.
در واقع واژه پله به معني چرخش به اندازه درجه تعريف شده موتور است. مثلا استپ موتوري با درجه 1.8 بايد 200 پله انجام بدهد تا 360 درجه يا يک دور کامل بچرخد (1.8X200 = 360 ) و يک استپ با درجه 15 فقط بايد 24 پله براي يک دور کامل انجام بدهد (24 X15 =360 ) . اين ويژگي فوائد بسيار زيادي دارد از جمله امکان کنترل سرعت.
ساختار موتور پله اي
اين موتور عموما داراي چهار قطب ميباشد که سيم پيچها بر روي اين چهار قطب قرار مي گيرند و شما با ارسال بيتهاي 0و1به اين سيم پيچها در واقع ميدان مغناطيسي ايجاد مي کنيد که اين ميدان باعث حرکت روتورمغناطيسي موجود در داخل موتور پله اي مي شود. البته ميبايست اين سيم پيچها را به توالي 0 و 1 کرد و گرنه موتور مطابق ميل شما نخواهد چرخيد. يکي از مشخصه هاي اين موتور زاويه حرکت آن مي باشد و هر موتوري زاويه حرکتي مخصوص به خودش را دارد. مثلا اگر موتوري زاويه حرکتش 7درجه باشد? اين موتور در هر بار ي که سيم پيچهايش حاوي ولتاژ مي شوند? 7 درجه در سمت حرکت عقربه هاي ساعت يا خلاف جهت آن بسته - به اينکه سيم پيچها با چه ترتيبي ولتاژ دار مي شوند- خو اهد چرخيد. اين 7 درجه چرخش براي اين موتور پله اي نمونه يک پله يا يک step محسوب مي شود . پس يک موتور پله اي در يک دور کامل ممکن است.،100تا 200 پله کمتر يا بيشتر بسته به نوع موتور داشته باشد . شما حتي مي توانيد يک موتور پله اي را به صورت نيم پله يعني با نصف زاويه حرکت راه اندازي کنيد . اين موتورها به صورت ميکرو پله نيز حرکت مي کنند . در واقع منظور ? حرکت خيلي ريز ودقيق است. وقتيکه شما يک موتور پله اي را از نزديک مي بينيد متوجه تعدادي سيم رنگي مي شويد که از موتور پله اي بيرون آمده در واقع اين سيم ها هر کدام به سر يک سيم پيج متصل هستند و يک سيم بين تمام سيم ها مشترک است.
نحوه کنترل
اين موتور به صورت 1 بيتي يا دو بيتي حرکت مي کند. در حالت يک بيتي در هر لحظه تنها يک سيم پيچ پالس 1 را دريافت مي کند ودر حالت دو بيتي دو سيم پيچ در هر لحظه پالس 1 را دريا فت مي کنند. اگر اين دريافت پالس به صورت منظم و پشت سر هم انجام شو د? موتور نيز به صورت صحيح به سمت جهت حرکت عقربه هاي ساعت يا خلاف جهت آن حرکت خواهد کرد.
حال نحو ه کنترل موتور پله اي را در دو حالت يک بيتي يا دو بيتي بررسي مي کنيم .
نحوه کنترل 1 بيتي
در حالت يک بيتي اگر اول سيم پيچ 1 را تحريک کنيم ? بايد سيم پيچ 2 و3 و4 بدون تحريک باشند . جهت حرکت موتور پله اي در جهت حرکت عقربه هاي ساعت است . بعد از سيم پيچ 1 نوبت سيم پيچ 2 است که تحريک شود.، و در اين حالت نيز بقيه سيم پيچها بدون تحريک هستند. بعد از آن نوبت سيم پيچ 3 و سپس نوبت سيم پيچ شماره 4 است . دقت کنيد که در هر لحظه يک سيم پيچ تحريک شود ?اگر بعد از سيم پيچ 1 سيم پيچ 4 را تحريک کنيم و سپس به سراغ 3و2 برويم موتور در جهت عکس عقربه هاي ساعت خواهد چرخيد.
نحوه کنترل 2 بيتي
در حالت دو بيتي در لحظه دو سيم پيچ باردار مي شوند . مثلا اگر اول سيم پيچ 1 و2 تحريک شوند ?بعد سيم پيچ 2و3 ? سپس 3و4 و در نهايت 4 و 1 .براي حرکت موتور پله اي بايست همين ترتيب را تا وقتيکه مي خوا هيد موتور حرکت داشته باشد ادامه دهيد . حال اگر اين ترتيب را عوض کنيد موتور در خلاف جهت فعلي حرکت مي کند .
نحوه حرکت موتورهاي الکتريکي
حالا ببينيم چه اتفاق مي افتد که موتور پله اي حرکت مي کند.
کليد فهميدن اينکه موتورهاي الکتريکي چگونه کار مي کنند ?فهميدن نحوه عملکرد آهنرباي الکتريکي است . آهن رباي الکتريکي مبناي کار موتورهاي الکتريکي است.
اگر سيمي حدود 10 سانتي متر برداريد و به دور ميخي بپيچيد و دو سر آنرا به دو سر يک باطري وصل کنيد? زمانيکه جريان از سيم عبور مي کند يک ميدان مغناطيسي در اطراف سيم ايجاد مي شود و آن ميخ تبديل به آهنربا مي شود . اين ميدان تا زماني که جريان از سيم عبور ميکند وجود دارد . يعني تا زماني که دو سر سيم به باطري متصل باشد و زماني که اين اتصال قطع شود? اين ميدان نيز از بين مي رود . آن سر ميخ که به قطب مثبت باطري وصل شدهS وسر ديگر را که به قطب منفي باطري وصل شده N مي ناميم. حال اگر يک آهن رباي نعلي شکل برداريد و اين ميخ را به صورت معلق در وسط اين آهنربا قرار دهيد به طوري که ميخ کاملا افقي قرار گيرد . در صورتيکه قطب N ميخ در مقابل قطب N آهنربا ي نعلي شکل قرار بگيرد و قطب ديگر ميخ نيز به همين صورت . در اين وضعيت ميخ 180 درجه خواهد چرخد تا قطب N ميخ در مقابل قطب S آهنربا و قطب S ميخ در مقابل قطب N آهنربا قرار بگيرد . همانطور که ميدانيد دو قطب متضاد همديگر را جذب و دو قطب همسان همديگر را دفع مي کنند ? که حرکت ميخ نيز در آهنرباي نعلي شکل به همين صورت است .
حرکت موتورهاي الکتريکي نيز در واقع از همين قانون پيروي مي کند . ما هر بار که در يک موتور پله اي يک سيم پيچ را تحريک مي کنيم در واقع قطبهاي N , S را در داخل موتور ايجاد مي کنيم و روتور نيز مثل آن ميخ و با استفاده از قانون جذب ودفع قطبها به حرکت در مي آيد واين حرکت همان چيزي است که ما به صورت فيزيکي از موتور مشاهده مي کنيم
. مقايسه بين سرو موتور و موتور پله ايي ( Servo motor و Stepper motor )
سروو موتور يک سيستم کنترل بسته ( Close loop ) است در حالي که Stepper motor يک سيستم حلقه باز است ( open loop ) يعني سيستم بدون فيد بک ، بنابر اين احتمال خطا در آن زياد است ولي در سروو موتور مدارات فيد بک بکار رفته در آن تشکيل يک سيستم حلقه بسته مي دهد . فيد بک سروو موتور يک انکدر نوري است که محور آن به سقف موتور کوبل شده است . هر انکدر در ازاي دوري مشخص قطار پالس توليد مي کند براي مثال يک انکدر 2500 پالس در ازاي گردش يک دور محور آن پالس2500 توليد مي کند که درايو سروو موتور اين پالس را دريافت مي کند و شمارش تعداد آن موقعيت محوري موتور را تشخيص مي دهد
عدم وجود انکدر در موتور پله اييStepper motor باعث مي شود که کنترل خط به سيم فرمان بدهد و درک عيني از موقعيت محوري موتور نداشته باشد . امروزه در اکثر سيستم هاي خطي استفاده ازسروو موتور به جاي موتور پله اييStepper motor رايج تر شده و کاربرد بيشتري دارد
منبع:http://www.forum.microrayaneh.com /س