Step motor , diğer birçok standart elektrik motorunun aksine , kendisine geçen DC voltajı kapanana kadar rastgele sayıda dönüş için sürekli olarak dönmeyen bir tür fırçasız senkron DC motordur. Bunun yerine step motorlar, hassas başlatma ve durdurma için bir tür dijital giriş-çıkış aygıtıdır. İçinden geçen akımın, hızlı bir sırayla açılıp kapatılabilen, fazlar halinde düzenlenmiş bir dizi bobine çarpacağı şekilde yapılmıştır. Bu, motorun bir seferde bir dönüşün bir kısmını geçmesine izin verir - ve bu ayrı ayrı önceden belirlenmiş fazlar, "adımlar" olarak adlandırdığımız şeydir. Bir step motor, tek bir tam dönüşü çok daha küçük (ve esas olarak eşit) kısmi dönüşlere bölmek için tasarlanmıştır. Pratik amaçlar için bunlar, step motora ayarlanan dönüş dereceleri veya açıları boyunca hareket etmesini öğretmek için kullanılabilir. Sonuç olarak, yüksek derecede hassasiyet gerektiren mekanik parçalara çok hassas hareketleri aktarmak için bir step motor kullanılabilir. Step motorlar tipik olarak dijital olarak kontrol edilir ve bir açık çevrim hareket kontrol konumlandırma sisteminde temel bileşenler olarak işlev görür. En yaygın olarak, çok daha net tanımlanmış dönme konumları, hızları ve torkları belirleme yeteneklerinin onları son derece titiz hareket kontrolü gerektiren görevlere ideal olarak uygun hale getirdiği tutma veya konumlandırma uygulamalarında kullanılırlar.
Normal bir fırçalanmış DC motorunda , terminallere voltaj uygulanır ve bu da bir tel bobinin sabit bir mıknatıs muhafazası ('stator') içinde hızla dönmesine neden olur. Bu kurulumda, dönen tel bobin ('rotor') etkin bir şekilde bir elektromıknatıs haline gelir ve bilinen manyetik çekim ve itme ilkesine dayalı olarak motorun merkezinde hızla döner. Fırçaların (elektrik kontakları) ve komütatör olarak bilinen döner elektrik anahtarının bir kombinasyonu, tel bobine giden akımın yönünün hızlı bir şekilde değiştirilmesini sağlar. Bu, tertibat yeterli voltajla beslendiği sürece rotor bobininin sürekli tek yönlü dönmesini sağlar. Bu tip motorun potansiyel bir dezavantajı, güç kesilene kadar sürekli olarak ve isteğe bağlı sayıda dönüş için dönmesidir. Bu, motorun tam durma noktasını kontrol etmeyi çok zorlaştırarak, daha hassas kontrol gerektiren uygulamalar için uygunsuz hale getirir. Motora giden gücün açık/kapalı akışını manüel olarak kontrol etmek, size küçük doğru hareketler yapmak için gerekli başlatma-durdurma hassasiyetini sağlayamaz. Bir step motorda kurulum oldukça farklıdır. Sabit bir mıknatıs mahfazası içinde dönen bir tel bobin rotoru yerine, step motorlar, merkezde dönen bir dizi 'dişli' elektromıknatısın etrafına yerleştirilmiş sabit bir tel mahfaza (bu durumda stator) ile yapılır. Kademeli motor, kademeli motor sürücüsü tarafından kontrol edilen darbeli bir elektrik akımını, bu dişli benzeri dişli bileşenin merkezi bir şaft etrafında tek adımlık hassas hareketlerine dönüştürür. Bu step motor darbelerinin her biri, rotoru bir tam dönüşün kesin ve sabit bir artışı boyunca hareket ettirir. Akım, motorun dışında sıralı olarak düzenlenmiş tel bobinler arasında değiştiğinden, döner kısım gerektiği gibi tam veya kısmi dönüşleri tamamlayabilir veya dönüşü etrafındaki adımların herhangi birinde çok ani bir şekilde durdurulabilir. Nihayetinde, normal DC fırçalı motorlara karşı bir step motorun gerçek gücü, kendilerini hızlı bir şekilde bilinen ve tekrarlanabilir bir pozisyona veya aralığa yerleştirebilmeleri ve sonra bu pozisyonu gerektiği kadar tutabilmeleridir. Bu, robotik ve baskı gibi yüksek hassasiyetli uygulamalarda onları son derece kullanışlı hale getirir. Learn Engineering, bir step motorun nasıl çalıştığını gösteren aşağıdaki videoyu oluşturdu:
Satılan çok sayıda step motor türü vardır ve farklı çeşitlerin her birinin ne işe yaradığını bilmek, aklınızdaki uygulamaya en uygun türün hangisi olduğuna karar vermenize yardımcı olacaktır.
Bipolar step motor , fazlardan geçen akımı tersine çevirmek için bir H köprü devresi kullanan yerleşik bir sürücüye sahiptir . Polariteyi değiştirirken fazlara enerji vererek, tüm bobinler motoru döndürerek işe koyulabilir. Pratik terimlerle, bu, bobin sargılarının bir bipolarda standart bir tek kutuplu step motordan (herhangi bir zamanda tel bobinlerin yalnızca %50'sini kullanan) daha iyi kullanıldığı anlamına gelir, bu da bipolar step motorları daha güçlü ve verimli hale getirir. Bipolar step motorların sürülmesi teknik olarak daha karmaşık olsa da, gerekli talimatların ve davranışların çoğunu idare eden dahili bir sürücü çipi ile birlikte gelirler. Takas, başlangıçta standart tek kutuplu versiyonlardan genellikle daha pahalı olmalarıdır, çünkü tek kutuplu adım motorları , adım işlevlerini gerçekleştirmek için akım akışının tersine çevrilmesini gerektirmez - bu, dahili elektroniklerinin üretilmesini çok daha basit ve daha ucuz hale getirir.
Hibrit adım motorları , yarım adım ve mikro adım gibi tekniklerle daha fazla hassasiyet sağlar. Mikro adımlama, bir sürücüyü bobinlere alternatif bir sinüs/kosinüs dalga formu gönderecek şekilde programlayarak bir motordaki sabit adım sayısını artırmanın bir yoludur. Bunu sık sık yapmak, step motorların standart bir kurulumdan daha yumuşak ve daha doğru çalışacak şekilde ayarlanabileceği anlamına gelir. Hibrit kademeli motorlar genellikle mıknatıs rotorunun dış çevresinde iki farklı kap üzerinde dengelenmiş kutuplara veya dişlere sahiptir. Bu aynı zamanda, standart step motorlardan daha sessiz çalışma, daha yüksek tork-boyut oranları ve daha yüksek çıkış hızları sunmanın yanı sıra, adımların ve dönüşlerin daha hassas bir şekilde kontrol edilebileceği anlamına gelir.
Step motorlar, çok sayıda endüstri ve disiplinde geniş bir uygulama yelpazesine sahiptir ve daha yaygın kullanımlarından bazıları şunlardır:
Bu bölümde, bu günlük uygulamalardan bazılarına biraz daha yakından bakacağız.
Ortak 3D yazıcı parça listeleri hemen hemen her zaman bazı açıklamalara sahip bir step motor içerir. Bunun nedeni, bir 3D yazıcıda bir step motorun kullanılmasının, yazıcı dijital taramalardan gelen bilgileri fiziksel 3D nesnelere çevirmeye çalışırken çok hassas, doğru eylemler ve döndürmeler gerçekleştirmenin son derece doğru ve uygun maliyetli bir yoludur. 3D yazıcılardaki step motorlar ve sürücüler, X, Y ve Z ekseni boyunca ayrı ayrı veya aynı anda sıkı bir şekilde kontrol edilen harekete izin verir; bu, kodlayıcılara ve diğer ek yazılımlara veya sensörlere ihtiyaç duymadan aşırı hareket ve konumlandırma doğruluğunun elde edilebileceği anlamına gelir. Çoğu 3D yazıcı birden fazla kademeli motor içerecektir - bunlar genellikle hem yapı platformlarının kendisinde hem de filamenti çekmeye yardımcı olmak ve makineye tüm süreç boyunca tutarlı, hatta malzeme tedarikini kontrol etmek için kullanılan filament ekstrüderlerinde bulunur. bir yazdırma çalışmasının süresi.
Step motorlar, çoğu CNC makinesine güç sağlamak için servo motorlara alternatif bir seçenektir. CNC uygulamaları, önceden programlanmış bilgisayar yazılımının fabrika ve fabrikasyon ayarlarında takım tezgahlarının çalışmasını ve fiziksel hareketini kontrol ettiği çok çeşitli üretim süreçlerini içerir. CNC uygulamalarındaki step motorlar genellikle servo motorlara göre daha 'bütçeli' bir alternatif olarak görülse de , bu, günümüzde her zaman kesin olarak doğru olmayan eski teknolojilerin bilgisine dayanan aşırı basitleştirmedir. Step motorlar aslında aynı güç için servo motorlardan tipik olarak daha ucuzdur, ancak modern versiyonlar aynı derecede çok yönlü olma eğilimindedir. Sonuç olarak, step motorlar çok daha yaygın olarak bulunur ve takım tezgahlarından masaüstü bilgisayarlara ve otomobillere kadar çok daha geniş bir makine ve sistem yelpazesinde bulunur. CNC step motorların ayrıca servo motorlara göre bir kodlayıcı gerektirmemeleri açısından çok önemli bir avantajı vardır. Servo motorların anlaşılması ve çalıştırılması doğal olarak step versiyonlardan daha karmaşıktır ve bu karmaşıklığın bir parçası da, aksi takdirde güvenilir servo motordaki çoğu bileşenden daha fazla arızaya meyilli olan bir kodlayıcı içermeleridir. Step motorların bir kodlayıcıya ihtiyacı yoktur, bu da teorik olarak onlara servolardan daha fazla güvenilirlik sağlar. Ayrıca, step motorların da (servo motorların aksine) fırçasız olmaları, yataklarının iyi çalışır durumda kalması koşuluyla, düzenli olarak programlanmış değiştirme gerektirmeyecekleri anlamına gelir.
Step motorlar, kendilerine temel bilgisayar programlama becerilerinin temellerini öğreten ev meraklısı kullanıcılar için Raspberry Pi tek kartlı bilgi işlem modüllerine eklemek için son derece yaygın bir çevre birimidir. Raspberry Pi başlangıç kitleri genellikle çok basit bir konfigürasyonda satılır; buradaki fikir, bireysel kullanıcının, onlar hakkında bilgi edinmeyi seçtikleri sırayla sistemlerine istediği ek parçaları eklemesi ve kontrol etmeyi öğrenerek beceri setlerine eklemesidir. Python gibi programlama dillerini kullanan yeni bileşenler. Raspberry Pi kullanıcı topluluğu arasında, küçük, ucuz step motorları manipüle etmeyi ve kontrol etmeyi öğrenmek, genellikle LED açma/kapama döngülerini ve diğer basit anahtar veya zil türlerini kontrol etmeyi öğrendikten sonraki mantıklı bir adım olarak görülüyor. Aslında, bu step motorlardan birkaçını sırayla birbirine bağlayarak, ev hobileri basit ve programlanabilir bir robot oluşturmaya başlayabilirler. Birleşik Krallık pazarında, Raspberry Pi anakartı üzerindeki başlıklar ile arayüz oluşturması kolay olan son derece ucuz 5V versiyonlarından başlayarak, bu tip bir uygulama için pek çok uygun tipte step motor mevcuttur.
Step motorlar, ileri teknoloji kamera teknolojilerinde bir dizi farklı uygulamada yaygın olarak kullanılmaktadır. Hem lens içi otomatik odaklama hem de diyafram ayarları gibi aşırı hassas dahili öğelerin yanı sıra güvenlik kameralarının ve uzaktan izleme sistemlerinin muhafazalarında ve dış mekaniğinde kontrol etmek için kullanılırlar. Özellikle, kademeli motorlar ve motorlu kamera kaydırıcıları, kamera konumlandırma donanımlarının çok düzgün çalışmasına izin verir; bu, güvenlik cihazlarından alınan görüntülerin, kameranın görüş alanı etrafındaki fiziksel hareketinin neden olduğu potansiyel olarak sorunlu görüntü bozulmasından güvenilir bir şekilde uzak tutulabileceği anlamına gelir. Kademeli motorlar, kamera ve video gözetimi konumlandırma sistemlerinde kullanım için, hareketsiz durumdayken tam tork, tüm hareket girdileri için son derece hassas ve anında tepki süreleri, önceden belirlenmiş hareketlerin tutarlı tekrarlanabilirliği ve sabit adımla tanımlanan basit açık döngü kontrolleri dahil olmak üzere birçok çekici özellik sunar. boyutlar.
Step motorlar, hassas motor hareketlerini kontrol etmenin inanılmaz derecede çok yönlü, güvenilir, uygun maliyetli ve doğru bir yoludur ve kullanıcıların çok çeşitli uygulamalar ve endüstrilerde programlanmış hareketlerin el becerisini ve verimliliğini artırmalarına olanak tanır. Bu nedenle, çok daha geniş otomasyon ve kontrol tertibatı kategorisinde önemli ve yaygın olarak kullanılan bir alt küme oluştururlar . Dünya çapında satışa sunulan çok sayıda step motor markası, boyutu, tork derecesi, tasarım stili ve amaçlanan uygulamalarla, bir satın alma planlarken hangi konfigürasyonun ne tür kullanıcı ortamlarına en uygun olduğunu tam olarak anlamak hayati önem taşımaktadır.