چه اتفاق می افتد که موتور پله ای حرکت می کند.
کلید فهمیدن اینکه موتور های الکتریکی چگونه کار می کنند فهمیدن نحوه عملکرد آهن ربای الکتریکی است آهن ربای الکتریکی مبنای کار موتورهای الکتریکی است.
اگر سیمی حدود 10 سانتی متر بردارید و به دور میخی بپیچید و دو سر آنرا به دو سر یک باطری وصل کنید زمانیکه جریان از سیم عبور می کند یک میدان مغناطیسی در اطراف سیم ایجاد می شود و آن میخ تبدیل به آهنربا می شود این میدان تا زمانییکه جریان از سیم عبور میکند وجود دارد یعنی تا زمانییکه دو سر سیم به باطری متصل باشد و زمانییکه این اتصال قطع شود این میدان نیز از بین می رود آن سر میخ که به قطب مثبت باطری وصل شده S وسر دیگر را که به قطب منفی باطری وصل شده N می نامییم حال اگر یک آهن ربای نعلی شکل بردارید و این میخ را به صورت معلق در وسط این آهن ربا قرار دهید به طورییکه میخ کاملا افقی قرار گیرد در صورتیکه قطب N میخ در مقابل قطب N آهن ربا ی نعلی شکل قرار بگیرد
وقطب دیگر میخ نیز به همین صورت در این وضعییت میخ 180 درجه خواهد چرخد تا قطب N میخ در مقابل قطب S آهنربا و قطب S میخ در مقابل قطب N آهن ربا قراربگیرد همانطور که میدانید دو قطب متضاد همدیگر را جذب ودو قطب همسان همدیگر را دفع می کنند که حرکت میخ نیز در آهن ربای نعلی شکل به همین صورت است
حرکت موتورهای الکتریکی نیز در واقع از همین قانون پیروی می کند ما هر بار که در یک موتور پله ای یک سیم پیچ را تحریک می کنیم در واقع قطبهای N , S را در داخل موتور ایجاد میکنیم و روتور نیز مثل آن میخ و با استفاده از قانون جذب ودفع قطبها به حرکت در مآید واین حرکت همان چیزی است که ما به صورت فیزیکی از موتور مشاهده می کنیم
موتورهای پله‌ای
نوع دیگری از موتورهای الکتریکی موتور پله‌ای است، که در آن یک روتور درونی ، شامل آهنرباهای دائمی توسط یک دسته از آهنرباهای خارجی که به صورت الکترونیکی روشن و خاموش می‌شوند، کنترل می‌شود. یک موتور پله‌ای ترکیبی از یک موتور الکتریکی DC و یک سلونوئید است. موتورهای پله‌ای ساده توسط بخشی از یک سیستم دنده‌ای در حالتهای موقعیتی معینی قرار می‌گیرند، اما موتورهای پله‌ای نسبتا کنترل شده ، می‌توانند بسیار آرام بچرخند. موتورهای پله‌ای کنترل شده با کامپیوتر یکی از فرمهای سیستمهای تنظیم موقعیت است، بویژه وقتی که بخشی از یک سیستم دیجیتال دارای کنترل فرمان یار باشند.
موتور پله‌ای (Stepper motor)
· استپ موتور نوعی موتور مثل موتورهای DC است که حرکت دورانی تولید می کند. با این تفاوت که استپ موتورها دارای حرکت دقیق و حساب شده تری هستند.
این موتورها به صورت درجه ای دوران می کنند و با درجه های مختلف در بازار موجود هستند.
· موتورهای پله ای موجود در بازار معمولا در دو نوع ۵ یا ۶ سیم یافت می شود
. موتور دیسک سخت یک نمونه موتور پله‌ای است.
کاربرد اصلی این موتورها در کنترل موقعیت است.
این موتورها ساختار کنترلی ساده‌ای دارند. لذا در ساخت ربات کاربرد زیادی دارند. بطوریکه به تعداد پالسهایی که به یکی از پایه‌های راه انداز آن ارسال می‌شود موتور به چپ یا راست می‌چرخد.
توان خروجی این موتورها کمتر از دو نوع قبلی است.
استفاده از موتور پله‌ای مشکلاتی از جمله وزن زیاد، قیمت بالا و قدرت بسیار کم را بدنبال دارد.
اصول کار موتور پله‌ای
واژه پله به معنی چرخش به اندازه درجه تعریف شده موتور است.
مثلاً موتور پله‌ای با درجه ۱.۸ باید ۲۰۰ پله حرکت کند تا ۳۶۰ درجه یا یک دور کامل بچرخ د: ۱.۸X۲۰۰ =۳۶۰
· یک استپ موتور با درجه ۱۵ فقط باید ۲۴ پله برای یک دور
کامل انجام دهد : ۲۴X۱۵=۳۶۰
به این ترتیب هرچه تعداد پلههای یک موتور بیشتر باشد دقا چرخش آن افزایش مییابد.
مکانیسم کنترلی موتور پله ای طوریست که امکان کنترل سرعت به سادگی میسر می شود.
موتور پله کامل و نیم پله
· در حالت عادی میزان چرخش موتور به تعداد پالسهای اعمالی و گام موتور بستگی دارد. هر پالس یک پله موتور را می‌چرخاند.
با تحریک دو فاز مجاور در موتور می‌توان موتور را به اندازه نیم پله حرکت داد. به این ترتیب تعداد پلههای موتور دو برابر می‌شود و در نتیجه دقت چرخش موتور هم دوبرابر می گردد.
راه اندازی موتور پله‌ای
· تراشه L297 یک راه انداز مناسب برای موتور پله‌ای است.
مدارهای راه‌انداز متنوعی برای استفاده از موتورهای پله‌ای وجود دارد. در اینجا از مدارمجتمع L297 و L298 برای راه‌اندازی موتور پله‌ای استفاده می‌شود. که طریقه بستن آن در شکل زیر نشان داده شده است.
جهت کنترل موتور به قابلیت هایی همچون حرکت به عقب و جلو، کنترل سرعت، کنترل جریان و توقف آنی موتور احتیاج داریم و این نیازها را درایور مورد نظر ما یعنی L298 براحتی تامین می نماید. L298 یک آیسی پل-H
دوتایی ( DUALH-Bridge)
دارای ۱۵ پایه می‌باشد که قادر است وظایفی چون چرخش موتور به عقب و جلو، کنترل سرعت، کنترل جریان و توقف آنی موتور را انجام دهد. کنترل موتور به این شرح است که پس از محاسبه میزان چرخش موتور برای جابجایی مورد نظر با استفاده از میکرو کنترلر به تعداد مورد نظر پالس به پایه راه انداز ارسال میکنیم.
یک پایه برای تعیین جهت چرخش (ساعتگرد و پاد ساعتگرد) مورد استفاده قرار می‌گیرد.
آموزش ساخت ربات (موتور پله ای )
سوم اینکه امروز می خوام راجع به موتورهای پله ای (Stepper Motor) که بخش مکانیکی و نیروی محرکه ربوت مارو تشکیل خواهد داد، بنویسم. البته مقالات خیلی زیادی تو نت راجع به نحوه عملکرد استپ موتور (تریپ مغناطیس و...) و یا ساختار درونی اون (سیم پیچ و آهنربا و...) وجود داره اما چیزی که من الان می خوام بگم یه توضیح مختصر به زبان عامیانه ست:
استپ موتور هم برگرفته از اسمش یه نوع موتوره مثل موتورهای DC )همون آمرمیچر خودمون) که تولید حرکت دورانی می کنه. با این تفاوت که استپ موتورها دارای حرکت دقیق و حساب شده تری هستند. این موتورها به صورت درجه ای دوران می کنند و با درجه های مختلف در بازار موجود هستند.
در واقع واژه پله به معنی چرخش به اندازه درجه تعریف شده موتور هستش. مثلا استپ موتوری با درجه ۱.۸ باید ۲۰۰ پله انجام بده تا ۳۶۰ درجه یا یک دور کامل بچرخه (۱.۸X۲۰۰ = ۳۶۰) و یک استپ با درجه ۱۵ فقط باید ۲۴ پله برای یک دور
کامل انجام بده (۲۴X۱۵=۳۶۰ ). این ویژگی فوائد بسیار زیادی داره از جمله امکان کنترل سرعت.
اما موتور DC چطور؟ وقتی بهش ولتاژ میدیم از یه سرعت آروم شروع می کنه و شتاب می گیره و با قطع کردن ولتاژ تازه می خواد شتاب منفی بگیره و معلوم نیست چند ثانیه بعد از قطع ولتاژ از چرخش بایسته. با این تفاسیر فکر می کنید تو هارددیسک یا دیسکت درایوها ویا ویدئو ها از کدوم موتور استفاده می کنند؟ در رباتیک بسته به نوع شرائط از هر دو نوع موتور استفاده میشه که شرایط ما فعلا با ستپ جوره
موتور های پله ای موجود در بازار معمولا دونوع ۵ یا ۶ سیمه دارند که علت تعدد سیمها و نحوه کنترل و راه اندازی این موتور می مونه برای جلسه بعد. راستی بگم این استپ موتورها قیمت بالایی هم دارن اما من یه جفت کوچیک آزمایشگاهیشو که انگار کارخونه ساخته بودشون برا من، پیدا کردم (فقط به قیمت جفتی ۲ تومن!). اگر شما هم خواستسد در خدمتم باهام تماس بگیرید.