Motore passo-passo bipolare: informazioni generali, il principio del motore

Quasi tutti gli apparecchi elettrici funzionano con meccanismi di azionamento. Possono avere una struttura e un principio di funzionamento diversi, nonché funzionalità di personalizzazione. Esistono diversi tipi di tali dispositivi. Uno dei più diffusi ed economici è il motore passo-passo bipolare, grazie al quale è possibile fornire l'implementazione di precisi sistemi di posizionamento.

Informazione Generale

Esistono due tipi di dispositivo: motore passo-passo unipolare e bipolare. Il dispositivo è un motore elettrico sincrono brushless con uno o più avvolgimenti. La corrente, che viene fornita agli avvolgimenti dello statore, provoca il fissaggio del rotore, a causa del quale vengono eseguiti i suoi movimenti angolari discreti o gradini.

I primi modelli di tali dispositivi sono apparsi negli anni '30 del XIX secolo ed erano una sorta di magnete che metteva in movimento la ruota a cricchetto. Durante l'accensione si muove del valore del passo dentato.

In precedenza, il meccanismo veniva utilizzato sulle navi della Marina britannica. per muovere i siluri nella giusta direzione.

Alcuni anni dopo, l'esercito degli Stati Uniti adottò questo dispositivo e iniziò a usarlo attivamente nelle sue navi da guerra e altri meccanismi. Nel 1919, lo scozzese Walker ricevette un brevetto per un motore con un rotore.

Attualmente, tali meccanismi sono richiesti e vengono spesso utilizzati. Il motore passo-passo viene utilizzato per garantire il buon funzionamento delle rettificatrici e fresatrici, vari elettrodomestici, meccanismi di produzione e trasporto, nonché dischi rigidi di personale computer. Ecco perché è così richiesto. Il dispositivo è composto da più parti:

• un controller progettato per regolare il funzionamento di un azionamento passo-passo;
• parti magnetiche speciali;
• avvolgimenti;
• un pannello che funge da unità di controllo;
• dispositivi di segnalazione e trasmettitori, grazie ai quali il funzionamento del dispositivo è debuggato e ininterrotto.

I motori bipolari hanno un solo avvolgimento in una fase, mentre quelli unipolari ne contengono due. I primi sono considerati più difficili da controllare, ma garantiscono un funzionamento regolare del dispositivo.

Principio di funzionamento

Un motore passo-passo funziona secondo semplici principi. Il primo passo è applicare la tensione ai terminali. Grazie a ciò, i pennelli sul dispositivo stesso iniziano a muoversi costantemente. Il motore al minimo ha la capacità di convertire gli impulsi in ingresso.

Questi impulsi hanno una direzione rettangolare e la trasformazione va in una posizione predeterminata dell'albero motore, che è attaccato ad esso. Di conseguenza, l'albero si muove di una certa angolazione. I dispositivi dotati di tale cambio sono abbastanza efficaci e affidabili, a condizione che siano presenti diversi elettromagneti. Dovrebbero essere posizionati attorno al pezzo di ferro centrale, che ha una forma dentata.

Il circuito di controllo esterno fornisce un segnale al magnete. Se diventa necessario ruotare l'albero in un senso o nell'altro, l'elettromagnete a cui è stato inviato l'impulso inizia ad attirare rapidamente i denti della ruota. Si allineano gradualmente con questo elemento, ma si spostano in relazione ad altre parti magnetiche dell'apparecchio.

Dopo aver spento il primo elettromagnete, si accende il secondo e inizia il movimento continuo dell'ingranaggio. Questo allinea la parte con la ruota precedente. Questo ciclo viene ripetuto tutte le volte necessarie. Ognuno di loro è chiamato un passo costante. Ecco perché il motore ha preso il nome. Puoi calcolare la velocità del suo lavoro contando i passaggi necessari per garantire un ciclo completo.

È possibile controllare il funzionamento del dispositivo utilizzando un driver speciale. Questo è di solito necessario nel caso di installazione di una macchina o di una turbina eolica.

Modalità di base

Il prodotto opera in diverse modalità preconfigurate a seconda delle esigenze della persona. I più comuni sono i seguenti:

• La modalità a onda implica il flusso di corrente elettrica attraverso un solo avvolgimento. Oggi è usato raramente per ridurre il carico sul motore e la quantità di elettricità consumata.
• Full Step - Questo è usato molto più spesso ed è considerato la modalità standard per questo tipo di motore. La tensione sull'avvolgimento durante questa operazione è la stessa e il dispositivo richiede la massima tensione per un corretto funzionamento.
• La modalità Half-step è uno dei modi originali per modificare il funzionamento del dispositivo senza influire sull'unità di controllo. Consiste nell'energizzare simultaneamente tutte le coppie di avvolgimenti, il che porta alla rotazione del rotore di metà del suo passo normale. Utilizzando questo metodo, è possibile ottenere un motore a doppia potenza con un consumo energetico minimo. Si consumerà meno e durerà più a lungo di uno che è costantemente in esecuzione in modalità full step.
• Il microstepping è il motore passo-passo più comunemente usato oggi. Il principio di funzionamento consiste nell'applicare all'avvolgimento non un impulso, ma un segnale di forma sinusoidale. Questa modalità rende il motore più fluido e il passaggio da un passaggio all'altro è invisibile. Grazie a ciò, si riducono strappi e salti dell'apparecchio, che può funzionare come un normale motore DC.

Quest'ultima modalità è vantaggiosa perché è più un metodo per alimentare il motore piuttosto che controllare gli avvolgimenti. Questo è il motivo per cui può essere utilizzato con una modalità di funzionamento wave o full-step del dispositivo. Se consideriamo lo schema del dispositivo funzionante in modalità microstepping, può sembrare che i passaggi diventino più grandi. In realtà, questo non è il caso, ma il processo diventa comunque fluido e non ci sono scatti.

Varietà di adattamento

Diversi tipi di motori passo-passo si distinguono a seconda di alcune parti. Ognuno di loro ha alcune peculiarità di funzionamento.

Il motore a magneti permanenti è considerato il più popolare, è facile da configurare e utilizzare. Il dispositivo porta un magnete rotondo che assomiglia a un disco e ha poli diversi. Quando il dispositivo è acceso, gli avvolgimenti dello statore attraggono e respingono il magnete sul rotore, che garantisce la torsione del meccanismo.

Quando si utilizza questo tipo di motore, viene misurata la dimensione del passo e l'indicatore oscilla tra 45-90 gradi. La facilità d'uso del dispositivo lo rende richiesto e la sua lunga durata consente di non pensare a frequenti sostituzioni.

Strumento a magnete variabile

Tali dispositivi non hanno un magnete speciale sul rotore. Questa parte è fatta di metallo magnetico e morbido, sotto forma di un disco dentato che ricorda un ingranaggio. Ci sono più di quattro diversi avvolgimenti sullo statore. Sono alimentati a coppie opposte e attirano il rotore.

Va notato che l'entità della coppia è leggermente ridotta, poiché il dispositivo non ha un magnete permanente. Questo è considerato uno svantaggio, ma c'è anche un vantaggio, poiché non c'è momento di arresto durante il funzionamento del dispositivo.

Il momento di arresto consiste nella rotazionecreato da magneti permanenti situati sul rotore. Sono attratti dallo statore, cioè dalla sua armatura, in assenza di corrente elettrica negli avvolgimenti. È facile risolvere questo momento: devi provare a girare il motore a mano nello stato disconnesso. In questo caso, di solito si sentono dei clic ad ogni passaggio. L'intervallo di gradini in un tale motore varia da 5-15 gradi.

Modelli ibridi

Questo tipo di dispositivo ha preso il nome dalla particolarità del lavoro, che prevede una combinazione dei principi di un motore passo-passo con magneti permanenti e variabili. Fornisce una buona tenuta e una coppia dinamica. Il vantaggio del dispositivo è la dimensione minima del passo, che non supera i 5 gradi. Ciò garantisce la massima precisione.

Le parti meccaniche dell'apparecchio ruotano molto più velocemente rispetto ad altri modelli con un principio di funzionamento simile. Spesso utilizzato nelle macchine di produzione. Il principale svantaggio di un tale motore è il suo costo elevato.

È noto che un motore convenzionale con 8 avvolgimenti avrà 50 poli positivi e negativi, ma è impossibile produrre un tale magnete. Ecco perché il dispositivo del motore ibrido include 2 dischi magnetici, ciascuno con 50 denti, nonché un magnete permanente cilindrico.

Nel processo di fabbricazione del dispositivo, i dischi sono saldati a diversi poli di questo magnete cilindrico e si scopre che uno di loro su ciascuno dei suoi denti ha un polo positivo e l'altro - negativo. Vista dall'alto, la struttura sembra un unico disco con 100 denti.

Ci sono 75 passaggi per giro di un tale motore, ognuno dei quali ha un indicatore di non più di 1,5 gradi.

Motori bifase

Il motore passo-passo bifase è molto facile da usare, può essere installato e regolato anche da una persona senza esperienza e competenze rilevanti. Il dispositivo ha due tipi di avvolgimento della bobina:

1. Unipolare consiste nell'installare un avvolgimento, oltre a uno speciale rubinetto magnetico al centro, che influenza qualsiasi fase. Ogni sezione è accesa per fornire la direzione richiesta del campo magnetico. Il vantaggio di questo design è la capacità di funzionare senza una commutazione speciale. È necessario un transistor per ogni avvolgimento, quindi l'installazione del dispositivo è più semplice. Ci sono tre fili per fase e sono necessari sei fili per il segnale di uscita. Gli avvolgimenti possono essere collegati anche collegando fili con magneti permanenti. Vale la pena ricordare che non sarà facile ruotare l'albero quando si toccano i terminali. Ciò è dovuto al fatto che il filo comune è leggermente più lungo della parte utilizzata per collegare le bobine.
2. I tipi di motore bipolare hanno un solo avvolgimento. La corrente elettrica vi entra con uno speciale metodo di interruzione attraverso un polo fornito da un magnete. Ogni fase ha due fili diversi. Il dispositivo è un po' più complicato rispetto ai modelli unipolari, ma l'efficienza è maggiore.

Esistono anche motori trifase che hanno un'area di utilizzo ristretta: unità disco, varie fresatrici, stampanti e alcune auto in cui viene utilizzato un insolito ammortizzatore.

Altri tipi di dispositivi

La caratteristica principale dei dispositivi reattivi è un piccolo gradino, che raggiunge non più di 1 grado, nonché la posizione dei denti situati sui poli dello statore. Lo svantaggio di un tale motore è la mancanza di una coppia di sincronizzazione in caso di interruzione di corrente degli avvolgimenti.

Per produrre un dispositivo del genere, avrai bisogno di un interruttore speciale, quindi il suo costo è elevato. Anche l'auto-creazione è esclusa a causa della complessità del design.

I motori passo-passo lineari sincroni vengono utilizzati quando è necessario automatizzare il processo produttivo. Per fare ciò, dovresti assicurarti il ​​movimento degli oggetti nell'aereo. A tale scopo viene utilizzato uno speciale trasduttore, che cambia il movimento rotatorio in traslazionale. Ciò può essere ottenuto utilizzando la cinematica.

È a questo scopo che viene utilizzato un motore lineare, che converte gli impulsi in movimento lungo una linea. Oltre ad automatizzare il processo, il dispositivo semplificherà lo schema cinematico dei fili. In un tale dispositivo, lo statore è costituito da un metallo magnetico morbido e c'è anche un magnete permanente. Il funzionamento stabile del motore viene eseguito in condizioni di alimentazione costante di impulsi agli avvolgimenti.

I motori passo-passo sono dispositivi versatili che garantiscono il buon funzionamento di una varietà di apparecchi elettrici e apparecchiature di produzione.