بهترین استپر موتورهای قوی صنعتی

 مقدمه

در این مقاله قصد داریم ابتدا تعریفی از استپر موتور یا موتور پله‌ ای، انواع و نحوه‌ی عملکرد آن را توضیح دهیم و شما را در انتخاب کردن موتوری برای وسایل الکترونیکی راهنمایی کنیم تا بهترین انتخاب را متناسب با نیازتون داشته باشید.

موتوری که بدون خرابی و حتی تعویض یا تعمیر آن، 1000 ساعت برای شما مفید کار کند

در این مقاله همراه ما باشید تا بهترین خرید موتور را داشته باشید.

استپر موتور چیست

“موتوری که محور محرک آن به جای پیوسته بصورت گسسته و در مراحل کوچک می‌چرخد” در واقع این یک تعریف ساده از موتورهای پله‌ ای هست که در ادامه به توضیح مفصل‌تری می‌پردازیم.

موتور پله ای یک موتور الکتریکی است که محور آن با حرکت در یک درجه ثابت می چرخد و این نکته اصلی ترین ویژگی این موتور محسوب می شود.

چرخش و حرکت آن به ترتیب به صورت زاویه‌ای گسسته می‌باشد و در یک بسامد خاصی کار می‌کند که باعث حرکت محور موتور تا یک زاویه‌ی معین می‌شود که این زاویه به زاویه‌ی استپینگ معروف است.

باتوجه به این ویژگی‌هایی که در ساختار داخلی موتور وجود دارد این امکان را می‌دهد که بدون نیاز به سنسور موقعیت زاویه‌‌ای دقیق محور را بدست بیاوریم

به همین دلیل این موتور قوی تقریبا در تمام وسایل الکتریکی صنعتی و خانگی استفاده می‌شود که حرکات الکترونیکی دقیق و کنترل شده‌ای دارند و به خاطر این ویژگی کاربردی در وسایل الکترونیکی مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند

و گزینه‌ی مناسبی برای استفاده در پروژه‌هایی هستن که نیاز به کنترل حرکت دقیق دارند و باتوجه به نوع پروژه و برحسب نیاز می‌توان یکی از آنها را انتخاب کرد.

۸ مورد از انواع اصلی استپ موتور

  • استپ موتورهایی با مغناطیس دائم
  • استپ موتورهایی با مقاومت مغناطیس متغییر
  • استپ موتورهای سنکرون هیبرید
  • استپ موتور ترمز دار
  • استپ موتور گیربکس دار
  • استپ موتور انکودر دار
  • استپ موتور ضدآب
  • استپ موتورهای لاوت

در حالی که هرکدام در عملکرد خود متفاوت هستند و هریک مزایای متعددی را برای برنامه‌های کاربردی خاص نسبت به موتورهای سرو موتور به ارمغان آورده‌اند.

اجزای تشکیل دهنده استپر موتور

استپ موتورها همانند انواع مختلفی از موتورهای الکتریکی متشکل از قسمت‌هایی است که در هر کدام از آنها در استپ موتور یک وظیفه‌ای دارند و اختلال در یک قسمت باعث اختلال در کل استپ موتور و در نهایت باعث ایجاد مشکل در کل دستگاه می‌شود.

موتورهای پله ای در ابتدا به دو قسمت ؛ یک قسمت ثابت (استاتور) و یک قسمت متحرک (روتور) و یک قاب که در دوسر آن قرار داده شده است تقسیم شد‌ه‌اند.

بخش روتور به سه قسمت جزئی که شامل دو روتور و یک آهنربای دائمی است. تقسیم می شود روتورها با چرخیدن در جهت‌های مختلف باعت ایجاد محوری مغناطیسی می‌شوند.

  • قطعه استاتور

    استاتور قسمت ثابت استپ موتور هست که بر روی آن دندانه‌هایی وجود دارد که سیم‌ پیچ‎ها روی آنها سیم‌کشی می‌شوند که با وارد کردن نیروی الکتریکی به این سیم پیچ‌ها روتور شروع به چرخیدن می‌کند.

  • قطعه روتور

    در یک موتور پله ای در اصل سه نوع روتور وجود دارد که بخش مرکزی استپ موتور است و همانطور که در بالا گفتیم با چرخیدن دو روتور، یک میدان مغناطیسی ایجاد می‌شود که توسط مدار استاتور همسو می‌شوند. در موتورهای معمولی که دارای جریان مستقیم هستند برخلاف استپ موتورها آهنربای دائمی روی استاتورها قرارداده شده‌اند.

  • قاب استپ موتور

باتوجه به اینکه در موتورهای دیگر که جریان مستقیم هستند از بوش و بلبرینگ استفاده می‌شود در استپ موتورها فقط از بلبرینگ استفاده می‌شود و همین امر باعث طولانی شدن عمر آنها می‌شود چون دیگر بوشی در این موتورها نیست که با خراب شدن سبب کاهش  طول عمر آن شود.

عملکرد استپر موتورها چگونه است

با انرژی دادن به یک یا چند مرحله از استاتور، جریان جاریی در سیم پیچ‌ها تولید می‌شود که یک میدان مغناطیسی را ایجاد می‌کند و روتورها با این میدان هماهنگ می‌شوند.

باتوجه به آهنرباهایی که در روتور درون استپ موتور قرار داشت این آهنرباها توسط کنترلر با ارسال یک سری پالس‌ها فعال و غیرفعال می‌شوند.

زمانی که یک روتور شروع به چرخش می‌کند اولین پالس توسط کنترلر فرستاده می‌شود و اولین آهنربای الکتریکی شروع به حرکت می‌کند تا دقیقا استپ‌های روتور روبروی آهنربای الکتریکی فعال قرار بگیرند .

در این حالت استپ‌های روتور با باقی استپ‌های استاتورکمترین انحراف را دارند.

دراینجا  همزمان با فعال شدن آهنربای بعدی، استپ‌های روتور با استپ‌های این آهنربا در یک راستا قرار می‌گیرند و به همین منوال روتور شروع به چرخش می‌کند و می‌تواند شفت استپر موتور را در زاویه دلخواه قرار دهد.

استپر موتورها چه کاربردی دارند

استپ موتورها یا موتورهای پله ای از نظر کاربرد متفاوت هستند، برخی از رایج‌ترین آنها عبارتند از: تجهیزات چاپ سه بعدی، ماشین آلات نساجی، دستگاه‌ های برش سی ان سی، دستگاه های لیزری، دستگاه های چاپ، جوشکاری، رباتیک، اسکنرها، ماشین آلات تصویربردای پزشکی و لنز بعضی از دوربین‌های دیجیتال در حالی که این موارد جز رایج‌ترین ها هستند در واقع گوشه‌ای از کاربرد استپ موتورها می‌باشد.

به طور کلی هر سیستمی که نیاز به دقت بالا، کنترل سرعت و گشتاور با سرعت کم دارد می‌توان از استپ موتور ها استفاده کرد. استپ موتور ها در ساخت ماشین‌های عددی مانند سی ان سی در صنعت استفاده‌های فراوانی دارند.

در حالی که موتورهای سرو در صنعت جایگاه ویژه و مزایای بیشماری دارند ، موتورهای پله ای در بسیاری از کاربرد‌ها یک راه حل آیده‌ال هستند.

مزایا و معایب استپر موتور ها

در این قسمت مزایا و معایب استپ موتور هارا با هم مورد بررسی قرار میدهیم.

  • مزایای استپ موتور ها

این موتورها در هر وسیله‌ای ممکنه سودمند نباشند ولی با انتخاب درست در محیط و پروژه‌های مناسب می‌تو‌انند آیده ال باشند.

موتورهای پله ای دارای گشتاور کامل در حالت سکون هستند و زاویه‌ی چرخش موتور متناسب با پالس ورودی است و اساسا موتورهای پله ای کنترل سرعت عالی، موقعیت دقیق و تکرار پذیری حرکت را ارائه می‌دهندو  مواردی همچون:

  1. کنترل ساده
  2. طول عمر بالا
  3. فاقد خطای تجمعی
  4. راه اندازی ساده و ارزان
  • معایب استپر موتورها

  1. توان خروجی محدود
  2. دوران با پله ثابت
  3. قادر به تغذیه بار با اینرسی زیاد نمی‌باشد
  4. پرش و نوسان زیاد
  5. دارای راندمان کم
  6. نیاز به مدار درایو دارد
  7. ارتعاش و سروصدای بالایی ایجاد می‌کند

راهنمای خرید استپر موتور

طبیعتا موتور های پله ای تفاوت های زیادی با یکدیگر دارند، تفاوت اصلی آنها در سیم پیجی هایی است که در استپ موتور استفاده شده است به همین دلیل قبل از خرید باید از نوع آن مطمئن باشید.

استپ موتور ها به طور کلی به دو نوع تک قطبی و دوقطبی تقسیم می شوند.

استپر موتور های تک قطبی

موتورهای تک قطبی بسیار ساده اند بنابراین ارزان تر هستند و نقطه ضعف آنها درواقع عدم کنترل نیروی ارسال شده به آنهاست.

این مورد مناسب چه کسانی هست؟

برای کسانی که به دنبال قیمت پایین و بدون نیاز به گشتاور زیاد هستند.

استپر موتور های دو قطبی

این موتورها ساده‌تر از تک قطبی ها هستند و قدرتمند‌تر و با گشتاوری زیاد هستند و در داخل دستگاه های برش سی ان سی و پرینترهای سه بعدی استفاده می‌شوند

و مناسب برای کسانی است که موتوری قدرتمند و با مدیریت قدرت بالاتر و ویژگی‌ها پیشرفته‌تری می‌خواهند.

پس برای انتخاب استپ موتور مورد نظر ابتدا باید بدانیم که به چه مقدار قدرت و گشتاوری نیاز داریم و از دیگر عواملی که در انتخاب هر نوع  الکتروموتوری باید به آن توجه کرد شرایط محیطی است.

و در ادامه باید به موارد زیر توجه داشته باشیم

  • تعداد مراحل در هر دور
  • زاویه در هر قدم
  • میکرو استپینگ
  • گیربکس
  • نگه داشتن گشتاور

و در آخر طول عمر است که طول عمر نمونه برای یک استپ موتور به طور متوسط 1000 ساعت کار است که با در نظر گرفتن شیفت 8 ساعت در روز این عدد تقریبا معادل با 4 سال و 8 ماه است.

نتیجه‌گیری و جمع بندی پایانی

باتوجه به موضوعاتی که درباره استپ موتورها گفته شد ، استپ موتور یک موتور دی سی هست که یک دور کامل را به تعدادی استپ تقسیم می‌کند بنابراین دقت بالایی دارند اما برای دقت بالاتر استفاده از سروو موتور ها می باشد.

( برای اطلاعات بیشتر به مقاله‌ی تفاوت سروو موتور با اسپترموتور مراجعه کنید) که باتوجه به ویژگی‌های این موتورها و نیاز خود انتخاب مناسبی داشته باشید

در نهایت باید گفت که این روزها استپر موتور جزئی جدایی ناپذیر از صنعت است .