موتور الکتریکی چیست؟

موتور الکتریکی، نوعی ماشین الکتریکی است که الکتریسیته را به حرکت مکانیکی تبدیل می‌کند. عمل عکس آن که تبدیل حرکت مکانیکی به الکتریسیته‌است، توسط ژنراتور انجام می‌شود. این دو وسیله بجز در عملکرد، مشابه یکدیگر هستند. اکثر موتورهای الکتریکی توسط الکترومغناطیس کار می‌کنند، اما موتورهایی که بر اساس پدیده‌های دیگری نظیر نیروی الکترواستاتیک و اثر پیزوالکتریک کار می‌کنند، هم وجود دارند.

ایده کلی این است که وقتی که یک ماده حامل جریان الکتریسیته تحت اثر یک میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد، نیرویی بر روی آن ماده از سوی میدان اعمال می‌شود. در یک موتور استوانه‌ای، روتور به علت گشتاوری که ناشی از نیرویی است که به فاصله‌ای معین از محور چرخانه به چرخانه اعمال می‌شود، می‌گردد.

اغلب موتورهای الکتریکی دوار هستنند، اما موتور خطی هم وجود دارند. در یک موتور دوار بخش متحرک (که معمولاً درون موتور است) روتور و بخش ثابت استاتور خوانده می‌شود. موتور شامل آهنرباهای الکتریکی است که روی یک قاب سیم پیچی شده‌است. گر چه این قاب اغلب آرمیچر خوانده می‌شود، اما این واژه عموماً به غلط بکار برده می‌شود. در واقع آرمیچر آن بخش از موتور است که به آن ولتاژ ورودی اعمال می‌شود یا آن بخش از ژنراتور است که در آن ولتاژ خروجی ایجاد می‌شود. با توجه به طراحی ماشین، هر کدام از بخش‌های چرخانه یا ایستانه می‌توانند به عنوان آرمیچر باشند.

 

 

 

استپر موتور چیست؟

استپر موتورنوعی موتور​ مثل موتورهای DC است که حرکت دورانی تولید می کند. با این تفاوت که استپر 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.

 

 اصول کار

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 بچرخد. یک 

استپ موتور با درجه ۱۵ فقط باید ۲۴ پله برای یک دور کامل انجام دهد
به این ترتیب هرچه تعداد پله­های یک موتور بیشتر باشد دقت چرخش آن افزایش می­یابد. مکانیسم کنترلی موتور پله ای طوریست که امکان کنترل سرعت به سادگی میسر می شود.

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.

کاربردها

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.استفاده از موتور پله‌ای مشکلاتی از جمله وزن زیاد، قیمت بالا و قدرت بسیار کم را بدنبال دارد.

ساختار موتور پله ای

این موتور عموما دارای چهار قطب میباشد که سیم پیچها بر روی این چهار قطب قرار می گیرند و شما با ارسال بیتهای 0و 1به این سیم پیچها در واقع میدان مغناطیسی ایجاد می کنید که این میدان باعث حرکت روتور مغناطیسی موجود در داخل 

موتور پله ای می شود البته میبایست این سیم پیچها را به توالی 0 و 1 کرد و گرنه موتو ر مطابق میل شما نخواهد چرخید یکی از مشخصه های این موتور زاویه حرکت آن می باشد و هر موتوری زاویه حرکتی مخصوص به خودش را دارد مثلا اگر موتوری زاویه حرکتش 7درجه باشد این موتور در هر بار ی که سیم پیچهایش حاوی ولتاژ می شوند 7 درجه در سمت حرکت عقربه های ساعت یا خلاف جهت آن بسته به اینکه سیم پیچها با چه ترتیبی ولتاژ دار می شوند خو اهد چرخید این 7 درجه چرخش برای این موتور پله ای نمونه یک پله یا یک step محسوب می شود با این تعریف متوجه شدید که یک موتور پله ای در یک دور کامل ممکن است 100تا 200 پله کمتر یا بیشتر بسته به نوع موتور خواهد داشت.شما حتی می توانید یک موتور پله ای ​را به صورت نیم پله یعنی با نصف زاویه حرکت راه اندازی کنید این موتورها به صورت میکرو پله نیز حرکت می کنند در واقع منظور حرکت خیلی ریز ودقیق است. وقتیکه شما یک موتور پله ای را از نزدیک می بینید متوجه تعدادی سیم رنگی می شوید که از موتور پله ای​ بیرون آمده در واقع این سیم ها هر کدام به سر یک سیم پیج متصل هستند و یک سیم بین تمام سیم ها مشترک است.

تست سالم بودن موتور پله ای:

برای این کار در مرحله اول باید مطمئن شویم هیچکدام از سیم ها به هم اتصال ندارند.سپس با دست شفت را بچرخانید میبینید که راحت و روان می چرخد.حال تمام سیم ها را به هم اتصال بدهیدو سعی کنید دوباره شفت را با دست بچرخانید.اگر یک مقاومت یا سفتی نسبت به حالت قبل وجود داشت موتور سالم است.

نحوه کنترل

این موتور به صورت یک بیتی یا دو بیتی حرکت میکند در حالت یک بیتی در هر لحظه تنها یک سیم پیچ پالس 1 را دریافت می کند ودر حالت دو بیتی دو سیم پیچ در هر لحظه پالس 1 را دریا فت می کنند اگر این دریافت پالس به صورت منظم و پشت سر هم انجام شو د موتور نیز به صورت صحیح به سمت جهت حرکت عقربه های ساعت یا خلاف جهت آن حرکت خواهد کرد

کنترل یک بیتی:

در حالت یک بیتی اگر اول سیم پیچ 1 را تحریک کنیم ٬ باید سیم پیچ 2 و3 و4 بدون تحریک باشند . جهت حرکت موتور پله ای در جهت حرکت عقربه های ساعت است . بعد از سیم پیچ 1 نوبت سیم پیچ 2 است که تحریک شود.، و در این حالت نیز بقیه سیم پیچها بدون تحریک هستند. بعد از آن نوبت سیم پیچ 3 و سپس نوبت سیم پیچ شماره 4 است . دقت کنید که در هر لحظه یک سیم پیچ تحریک شود ٬اگر بعد از سیم پیچ 1 سیم پیچ 4 را تحریک کنیم و سپس به سراغ 3و2 برویم موتور در جهت عکس عقربه های ساعت خواهد چرخید.

کنترل دو بیتی:

در حالت دو بیتی در لحظه دو سیم پیچ باردار می شوند . مثلا اگر اول سیم پیچ 1 و2 تحریک شوند ٬بعد سیم پیچ 2و3 ٬ سپس 3و4 و در نهایت 4 و 1 .برای حرکت موتور پله ای بایست همین ترتیب را تا وقتیکه می خوا هید موتور حرکت داشته باشد ادامه دهید . حال اگر این ترتیب را عوض کنید موتور در خلاف جهت فعلی حرکت می کند .

یافتن ترتیب صحیح سیمها:

اگرترتیب صحیح سیم ها رعایت نشود موتور درست نخواهد چرخید. برای یافتن ترتیب آنها ابتدا سیم مشترک را به ولتاژ مورد نیاز موتور (روی بدنه موتور می نویسند ولی معمولا ۱۲ ولت است) وصل می کنیم. بعد از میان ۴ سیم باقیمانده یکی را انتخاب می کنیم و سر منفی یا زمین منبع را به ان اتصال می دهیم. اینکار باعث یک چرخش کوچیک میشود.یک کاغذ گرد یا یک تکه چوب به شفت ببندید تا چرخش های ریز معلوم شود. این چرخش کوچک در واقع همان یک پله موتور به اندازه زاویه موتور می باشد. حال سر منفی ( GND) را به یکی از ۳ تا

سیم دیگر اتصال دهید. اگر از این ۳ سیم، سیم صحیح را انتخاب کرده باشید یک گردش کوچک (به اندازه قبلی) در ادامه حرکت قبلی می بینید ولی اگر خطا باشد گردش معکوس یا بیش از حد (۲ یا ۳ پله) خواهید داشت. اگر سیم خطا بود دوباره زمین را به سیم اول اتصال دهید و همان کار را با ۲ سیم دیگر تکرار کنید تا زمانی که سیم صحیح پیدا شود. وقتی سیم صحیح پیدا شد سیم اول را کنار گذاشته و مراحل را از ابتدا برای سه سیم باقیمانده انجام دهید تا ترتیب ۴ سیم را پشت سر هم پیدا کنید.