Động cơ bước là gì

Động cơ bước là gì?

Trong bài viết này, chúng ta sẽ thảo luận về động cơ bước là gì và cách hoạt động của động cơ bước, vì vậy trước tiên chúng ta hãy xác định động cơ bước là gì và xem xét một số tính năng độc đáo của động cơ bước.

Bạn đã bao giờ nghĩ về cách một cánh tay robot di chuyển với độ chính xác hoặc cách máy in đồ họa tạo ra các bản sao chính xác của hình ảnh, hoặc cách các sản phẩm tiêu thụ được di chuyển chính xác xung quanh sàn nhà máy hoặc bất kỳ loại hệ thống định vị điều khiển chuyển động nào khác?

Với bài học này và các bài học khác, bạn sẽ tìm hiểu về điều khiển chuyển động bằng cách sử dụng các loại động cơ khác nhau có sẵn, chủ yếu là động cơ bước và động cơ servo.

Lựa chọn giữa động cơ servo và động cơ bước có thể là một thách thức khá lớn với việc cân bằng một số yếu tố thiết kế trong việc cân nhắc chi phí, mô-men xoắn, tốc độ, gia tốc và mạch truyền động đều đóng một vai trò quan trọng trong việc chọn động cơ tốt nhất cho ứng dụng của bạn.

Động cơ bước với động cơ servo

Cấu tạo động cơ bước

Động cơ bước có trục quay từ tính vĩnh cửu gọi là rôto và các nam châm điện đứng yên bao quanh rôto gọi là stato.

Cấu tạo động cơ bước

Động cơ bước thường có từ 50 đến 100 cực nam châm điện (cặp cực bắc và nam) được tạo ra bởi nam châm vĩnh cửu hoặc dòng điện.

Mỗi cực nam châm vĩnh cửu cung cấp một điểm dừng tự nhiên cho trục động cơ.

Số lượng cực nhiều hơn cho phép động cơ bước tự định vị chính xác và chính xác giữa mỗi cực.

Cấu tạo động cơ bước ngõ ra điện

Đây là một tính năng tiện lợi của động cơ bước ở chỗ các cực bên trong động cơ bước cho phép nó được định vị chính xác mà không cần bất kỳ phản hồi vị trí nào.

Nguyên lý hoạt động của cơ bước 

Động cơ bước hoạt động trong một hệ thống điều khiển vòng mở. Điều khiển vòng hở cho phép một xung điện từ bộ điều khiển di chuyển trục động cơ từ cực này sang cực kia và dừng thẳng hàng với cực điện từ mà không cần phản hồi vị trí tới bộ điều khiển.

Đây là một trong những lợi ích của động cơ bước, nhưng những lợi ích bổ sung của động cơ bước sẽ được thảo luận trong một bài báo riêng.

Kết nối động cơ bước

Khi chúng ta muốn tăng độ phân giải hoặc đạt được chuyển động quay nhỏ nhất, thiết kế của bước sẽ chứa một số lượng cực từ lớn hơn.

Về cơ bản, kích thước bước tăng dần của động cơ bước được cố định ở một mức độ quay nhất định dựa trên số cực nam châm điện. Do đó, việc di chuyển đến một vị trí chính xác chỉ đơn giản là gửi số lượng lệnh xung chính xác.

Động cơ bước là gì

Động cơ bước có thể có tới 200 răng rôto. Hoặc 200-400 bước đầy đủ cho mỗi vòng quay của trục động cơ.

Để xác định độ phân giải của phép quay. Chúng ta có thể thực hiện một phép toán nhỏ. Nếu động cơ bước có 200 bước tăng dần; và chúng ta biết một vòng quay đầy đủ bằng một vòng tròn hoặc 360 độ thì chúng ta có thể chia 360 độ cho 200. Điều này tương đương với 1,8 độ của góc quay toàn bước.

Cấu tạo bên trong động cơ bước

400 bước được chia thành 360 độ cung cấp 0,9 độ xoay góc theo bước đầy đủ.
Việc xuất một xung kỹ thuật số từ trình điều khiển bộ điều khiển tương đương với một bước quay.

Sơ đồ hoạt động của động cơ bước

Bây giờ chúng ta hãy theo dõi một sơ đồ chuyển động đơn giản của động cơ bước; để xác định cách động cơ bước hoạt động trong một vòng quay hoàn chỉnh.

Tại vị trí 1, rôto được khởi động ở cực trên cùng của nam châm điện; đang được cấp điện có dòng điện chạy qua dây dẫn.

Nguyên lý hoạt động của động cơ bước

Bây giờ để di chuyển rôto bước theo chiều kim đồng hồ (CW); cực nam châm điện trên cùng được tắt và cực nam châm điện bên phải được kích hoạt; làm cho rôto chuyển động 90 độ theo chiều kim đồng hồ; và thẳng hàng với nam châm hoạt động như thể hiện ở vị trí 2.

Nguyên lý hoạt động của động cơ bước 1

Bây giờ, khi chúng tôi tiếp tục tắt và kích hoạt các cực nam châm điện; xung quanh stato ở vị trí 3 và 4 khiến rôto căn chỉnh lại với mỗi cực nam châm điện mới; chúng tôi cho phép rôto quay 90 độ theo chiều kim đồng hồ mỗi lần, điều này cuối cùng hoàn thành 360- độ quay.

Gợi ý: Ghi nhớ cách cực từ đẩy và không giống cực hút. Tùy thuộc vào việc được đặt vào dây cuộn cực điện từ; chúng ta có thể gây ra lực hút và điện trở lại từ LIKE và UNLIKE; buộc rôto nam châm vĩnh cửu chuyển động.

Nguyên lý hoạt động của động cơ bước 4

Ứng dụng của động cơ bước

Trong thế giới thực; động cơ bước kết hợp số lượng cực nam châm điện lớn hơn trên stato và rôto; để tăng độ phân giải như chúng ta đã thảo luận trước đó.

Ứng dụng động cơ bước

Với sự gia tăng số lượng cực nam châm điện; hoạt động về cơ bản giống như ví dụ được cung cấp bằng cách sử dụng quay 90 độ. Nhưng bây giờ chuyển động quay sẽ giống như quay 1,8 độ như đã đề cập trước đó.

Ví dụ về động cơ bước nhiều cực được minh họa ở đây.
Ở vị trí 1, rôto được căn chỉnh ở vị trí phía trên với điện từ của stato trên cùng; được kích hoạt cho biết S phân cực Nam và ở vị trí 2; stato nam châm điện trên cùng được khử năng lượng; và stato nam châm điện ở bên phải được cung cấp năng lượng; rôto chuyển động theo chiều kim đồng hồ; và thẳng hàng với nam châm điện này chỉ ra sự phân cực S mới; cho phép chuyển động quay chính xác của các độ.

Ứng dụng động cơ bước

Sự thay đổi phân cực điện từ này tiếp tục tạo ra chuyển động quay 360 độ. Sự phân cực điện từ xảy ra càng nhanh thì tốc độ càng nhanh.

Điều này kết thúc bài viết, Động cơ bước là gì và Động cơ bước hoạt động như thế nào? Tôi hy vọng bạn đã học được những gì cần thiết; để tiếp tục tạo dự án điều khiển chuyển động của riêng bạn.

Nếu bạn thích bài viết này, hãy chia sẻ nó với bạn bè và đồng nghiệp. Bài viết này là một trong chuỗi các bài viết về điều khiển động cơ và chuyển động. Các bạn hãy cùng chúng tôi kiểm tra lại sớm; để biết thêm các chủ đề về điều khiển chuyển động nhé.

Cảm ơn các bạn đã xem chia sẻ này. Hy vọng qua bài này các bạn hiểu hơn về động cơ bước là gì? Ứng dụng của nó ra sao…Nguồn bài viết : realpars.com

Bài viết tham khảo : LVDT là gì