איך עובדים מנועי צעד

בפוסט זה אנו הולכים ללמוד על מנוע צעד. נבדוק מהו מנוע צעד, מנגנון העבודה הבסיסי שלו, סוגים של מנוע צעד, מצבי דריכה, ולבסוף יתרונותיו וחסרונותיו.

מהו מנוע צעד?

מנוע הצעד הוא מנוע ללא מברשות פירו המסתובב (הרוטור) משלים סיבוב אחד במספר צעדים נקבע. בשל האופי המדורג של הסיבוב הוא מקבל את שמו כמנוע צעד.

מנוע צעד מספק שליטה מדויקת על זווית סיבוב ומהירות. זהו עיצוב לולאה פתוחה, מה שאומר שלא מיושם מנגנון משוב למעקב אחר הסיבוב.

זה יכול לשנות את מהירותו, לשנות כיוון סיבוב ולנעל למצב אחד באופן מיידי. מספר הצעדים נקבע על ידי מספר השיניים הקיימות ברוטור. לדוגמא: אם מנוע צעד מורכב מ -200 שיניים אז,

360 (מעלות) / 200 (מספר שיניים) = 1.8 מעלות

אז כל שלב יהיה 1.8 מעלות. מנועי צעד נשלטים על ידי מיקרו-בקרים ומעגל הנהג. הוא נמצא בשימוש נרחב במדפסות לייזר, מדפסות תלת מימד, כוננים אופטיים, רובוטיקה וכו '.

מנגנון עבודה בסיסי:

מנוע צעד עשוי להיות מורכב ממספר מספרים של מוטות הפצועים בחוט נחושת מבודד הנקרא סטטור או חלק שאינו נע מהמנוע. החלק הנע של המנוע נקרא רוטור, המורכב ממספר מספרים של שיניים.

כאשר מוט אחד מונע, השיניים הקרובות יתיישרו עם המוט המופעל ושן אחרת על הרוטור תתקזז מעט או לא תואמת עם קטבים אחרים שאינם בעלי אנרגיה.

הקוטב הבא יופעל והקוטב הקודם יופסק מהאנרגיה, כעת הקטבים הלא מיושרים יתיישרו עם הקוטב המופעל כעת, זה עושה צעד אחד אחד.

הקוטב הבא מקבל אנרגיה והקוטב הקודם הופך לנטול אנרגיה, זה עושה צעד נוסף והמחזור הזה ממשיך מספר פעמים כדי לבצע סיבוב מלא אחד.

הנה דוגמה נוספת ופשוטה מאוד כיצד מתפקד מנוע צעד:

בדרך כלל שיני הרוטור הן מגנטים המסודרים בצורה קוטבית וצפונית של הקוטב הדרומי. כמו שקטבים דוחים ובניגוד למשיכת הקוטב, כעת מוט המתפתל 'A' מונע ומניח קוטב ממונע כקוטב הצפוני והרוטור כקוטב הדרומי, זה מושך את הקוטב הדרומי של הרוטור לכיוון הקוטב של מוט 'A' כמוצג בתמונה.

כעת מוט A מנוטרל וקוטב 'B' מונע, כעת הקוטב הדרומי של הרוטור יישר קו עם הקוטב 'B'. מוט 'C' וקוטב 'D' דומים יפעילו אנרגיה ויהיו אנרגטיים באופן זהה להשלמת סיבוב אחד.

עד עכשיו היית מבין כיצד מנגנון מנוע צעד עובד.

סוגי מנוע צעד:

ישנם שלושה סוגים של מנוע צעד:

• צעד מגנטים קבוע
• צעד בעל כורח משתנה
• צעד סינכרוני היברידי

צעד מגנט קבוע:

מנועי צעד מגנטיים קבועים משתמשים בשיני מגנט קבועות ברוטור אשר מסודרים באופן מוט מוט לסירוגין (צפון-דרום-צפון-דרום ...), זה מספק מומנט גדול יותר.

צעד מסרב משתנה:

צעד בעל כורח משתנה משתמש בחומר ברזל רך כרוטור עם מספר שיניים ופועל על בסיס העיקרון ששרירות מינימלית מתרחשות בפער מינימלי, מה שאומר ששיני הרוטור הקרובות ביותר נמשכות לכיוון הקוטב כשהוא מונע, כמו מתכת שמושכת לכיוון מגנט.

צעד סינכרוני היברידי:

במנוע צעד היברידי משולבת שתי השיטות הנ'ל כדי לקבל מומנט מרבי. זהו הסוג הנפוץ ביותר של מנוע צעד וגם שיטה יקרה.
מצבי דריכה:

ישנם 3 סוגים של מצבי דריכה

• מצב דריכה מלאה
• מצב חצי דריכה
• מצב דריכת מיקרו

מצב דריכה מלאה:

במצב צעד מלא ניתן להבין על ידי הדוגמה הבאה: אם למנוע צעד יש 200 שיניים, שלב אחד מלא הוא 1.8 מעלות (שניתן בתחילת המאמר) הוא לא יסתובב פחות או יותר מ- 1.8 מעלות.

שלב מלא מסווג עוד לשני סוגים:

• מצב חד פאזי
• מצב דו פאזי

בשני מצב הפאזה, הרוטור לוקח צעד מלא אחד, ההבדל הבסיסי בין שני אלה הוא, מצב יחיד נותן פחות מומנט ומצב שני פאזה נותן יותר מומנט.

• מצב שלב אחד:

במצב חד פאזי רק שלב אחד (קבוצה של סלילה / מוט) מופעל בזמן נתון, זו השיטה הכי פחות צורכת אנרגיה אבל היא גם נותנת פחות מומנט.

• מצב דו שלבי:

במצב דו פאזי, שני פאזות (שתי קבוצות של סלילה / מוט) מונעות בזמן נתון והיא מייצרת יותר מומנט (30% עד 40%) במצב הפאזה היחידה.

מצב חצי דריכה:

מצב חצי דריכה נעשה לרזולוציה כפולה של המנוע. בחצי שלב כפי שמציע השם זה לוקח חצי מהשלב המלא האחד, במקום 1.8 מעלות, חצי צעד לוקח 0.9 מעלות.
חצי צעד מושגת על ידי שינוי מצב חד פאזי ומצב פאזה כפול לחילופין. זה מפחית לחץ על חלקים מכניים ומגביר את החלקות בסיבוב. חצי צעד מפחית את המומנט בסביבות 15%. אך ניתן להגדיל את המומנט על ידי הגדלת הזרם המופעל על המנוע.

דריכת מיקרו:

דריכת מיקרו נעשית לסיבוב החלק ביותר. צעד אחד מלא מחולק ל 256 צעדים. לצורך דריכת מיקרו הוא זקוק לבקר מיקרוסטפס מיוחד. מומנטו מופחת בכ- 30%.

הנהגים צריכים להזין גל סינוסי עבור סיבוב נוזלים. הנהגים נותנים שני קלט סינוסי עם הפסקת 90 מעלות.

זה נותן שליטה טובה ביותר על סיבוב ומפחית מתח מכני באופן משמעותי ומפחית את הרעש התפעולי.

היתרונות והחסרונות העיקריים של מנוע צעד ניתן ללמוד על הנקודות הבאות:

יתרונות:

• שליטה מיטבית בסיבוב זוויתי.
• מומנט גבוה במהירות איטית.
• שינוי מיידי בכיוון הסיבובי.
• בניה מכנית מינימלית.

חסרונות:

• כוח נצרך גם ללא סיבוב זה נעשה על מנת לנעול את הרוטור למצב קבוע.
• אין מנגנון משוב לתיקון כנגד שגיאות סיבוב ולעקוב אחר המיקום הנוכחי.
• זה צריך מעגל נהג מסובך.
• מומנט מופחת במהירות גבוהה יותר.
• לא קל לשלוט על המנוע במהירות גבוהה יותר.