همه چیز درباره استپ موتور

استپ موتور step motor

استپ موتورهای دو فاز: در برند لیدشاین این استپ موتورها از گشاور 3 تا 400 کیلوگرم سانتی متر در فلنج های 42، 57، 86، 110 و 130

درایور استپ موتور دو فاز: در برند لیدشاین درایورهای استپ موتور دو فاز در ولتاژها و آمپرهای مختلف و با امکانات متفاوت مانند میکرواستپ تنظیم جریان، امکان ارتباط شبکه و … موجود است که دست شما را برای انتخاب درایور مناسب برای استپ موتور کاملا باز میگذارد.

استپ موتور انکودر دار: استپ موتورهای انکودر دار و درایورهای آنان، با انکودرهای 1000 پالس در دو مدل دو فاز و سه فاز جهت تامین فیدبک و دقت بالا جهت افزایش سرعت و دقت با عنوان easy servo از برند لیدشاین میباشد.

درایو استپ موتور

با بکارگیری تکنولوژی جریان خالص سینوسی و آخرین فن آوری خود تنظیم ، درایوهای استپ موتور لیدشاین در کاهش امواج جریان و کاهش ارتعاشات موج متوسط می توانند موثر باشند تا امکان کار مطلوب موتور و گرمایش کمتر موتور را فراهم کنند.

این درایو ها همچنین اشکالاتی از قبیل حرارت بالا در موتورهایی با اندوکتانس کوچکتر و گشتاور کمتر در سرعت بالا در موتورهایی با اندوکتانس بالاتر، عملکرد ضعیف تحت ولتاژ پایین تر و حرارت بالا تحت ولتاژ بالا را برطرف میکنند.

استپ موتور چیست ؟

استپ موتور وسیله ای الکتریکی است چرخش زاویه ای گسسته یا پله ای دارد و با اتصال به ضربان هایی در فرکانسی خاص کار می کند. هر ضربان فرستاده شده به موتور سبب حرکت محور موتور تا زاویه ای معین می شود که این زاویه ، زاویه استپینگ (Stepping Angle) نامیده می شود.

در استپر موتور ( Stepper Motor ) یک دور کامل ( ۳۶۰ درجه ) را به تعدادی پله یا استپ مساوی تقسیم می نماید. کنترل موقعیت موتور پله ای برای رفتن به یک پله خاص یا ماندن در آن پله بدون استفاده از سیستم فیدبک می باشد و این نشانه دقت بالای این موتور ها است.

روتور از جنس آهنربای دائمی است و دندانه دار است که با فاصله های مساوی و یک در میان در قطب های N و S اطراف روتور قرار دارند.استاتور چهار قطب دارد که هر قطب دارای پیچه ای است که این پیچه از مرکز خروجی V را داراست. پیچه های روی قطب های مختلف به هم وصلند بطوری که فقط پنج سیم A , B , C , D & +V   از موتور خارج می شوند.پیچه با ارسال جریان به سیم +V  و خروج آن از یکی از سیمهای دیگر فعال می شود. سیم پیچ ها در دندانه های استاتور به روشی پیچیده می شوند

عملکرد استپ موتورها براساس این قانون است که وقتی قطبهای مشابه دفع می شوند ، قطبهای مخالف جذب می شوند. اگر سیم پیچ ها در توالی صحیح فعال باشند روتور در مسیر و جهتی معین خواهد چرخید.

این موتور ها در هر پله یا استپ به میزان خاصی بر حسب درجه دوران می کنند ، به عنوان مثال محور استپ موتور ۲۰۰ استپ در هر استپ ۱/۸ درجه دوران می کنند.

موتور های DC جاروبک دار معمولا مادامی که به ترمینال های آنها ولتاژ اعمال شود به حرکت پیوسته ادامه می دهند. اما بر خلاف دسته یاد شده ، استپ موتور ها فاقد جاروبک یا براشلس هستند و مشخصه اصلی آنها که آنها را از سایر انواع موتور ها متمایز می کند این است که با اعمال پالس به ترمینال های آن ( عموما پالس های موج مربعی ) موقعیت شفت یا محور موتور به میزان مشخص و از پیش تعیین شده ای ( در هنگام تولید موتور ) دوران می کند.

هر پالس به میزان مشخصی زاویه محور را تغییر می دهد. در استپر موتور ها در اطراف هسته مرکزی چندین الکترومگنت ( آهنربای های الکتریکی ) دندانه داری قرار دارند و در مرکز نیز یک سیلندر آهنی دندانه دار ( به شکل چرخ دنده ) وجود دارد. این الکترو مگنت ها بوسیله ی یک کنترلر خارجی ( به عنوان مثال میکرو کنترلر ) فعال و غیر فعال می شوند.

با برانگیخته شدن اولین الکترومگنت ، سیلندر مرکزی دندانه دار شروع به چرخش می کند تا دندانه های روی سیلندر دقیقا مقابل دندانه های اولین الکترو مگنت قرار بگیرند. ( به خاطر داشته باشید در این حالت دندانه های سیلندر مرکزی فقط با دندانه های اولین الکترومگنت مطابقت می نماید و با دندانه های سایر الکترومگنت ها انطباق ندارد. )

با فعال شدن الکترو مگنت بعدی و غیر فعال شدن اولین الکترومگنت ، دندانه های روی روتر ( Rotor ) با دندانه های الکترومگنت بعدی منطبق می شود به هر یک از این چرخش ها یک پله یا یک استپ می گویند و بدین شکل یک استپ به جلو یا عقب حرکت می کند.با ادامه این فرآیند موتور به چرخش ادامه می دهد. استپ موتور ها می توانند به این شکل زوایای دقیقی حرکت کنند.

کاربرد های استپ موتور :

هرچند کاربرد استپر موتور ها امروزه بسیار گسترده است اما استپ موتور ها را می توان در وسایلی مانند CNC ها ، پرینتر های ۳ بعدی ( ۳D Printer ) ، پرینتر های جوهر افشان ، اسکنر ها ، پلاتر ها ، فلاپی درایو ها ، دی وی دی درایو ها ( DVD Drive ) ، لنز بعضی از دوربین های دیجیتال یافت که البته این موارد گوشه ای از کاربرد استپ موتور هاست.

به طور کلی برای سیستم هایی که نیاز است موقعیت دقیق ( افقی ، عمودی ) یا زاویه دقیق را تعیین کنیم می توانیم از استپ موتور ها استفاده نماییم. استپ موتور ها در ساخت ماشین های عددی مانند CNC در صنعت استفاده های فراوانی دارند.

همچنین استپ موتور ها در صنایع رباتیک نیز کاربرد وسیعی برای ساخت بازو ها و سایر اجزای دقیق ربات را به خود اختصاص داده اند. استپر موتور در صنایع خودروسازی نیز کاربرد دارد و یکی از موارد کاربرد استپ موتور در خودروها کنترل میزان دور موتور ( گاز ) ، افزایش دور موتور هنگام استفاده از کولر ، جلوگیری از کاهش ناگهانی دور موتور و در کل ایجاد تعادل و کنترل دور موتور می باشد.

اصول کارکرد :

موتورهای DC زغالی زمانیکه ولتاژ به ترمینالهای آنها تزریق می‌گردد به نرمی حرکت می‌کنند. استپ موتور بوسیله قابلیت تبدیل پالسهای ورودی به فواصل کوچک مشخص در موقعیت شفت شناخته می‌شوند. هر پالس شفت را به یک زاویه مشخص می‌برد. استپ موتورها اساساً دارای دندانه‌های مغناطیسی در اطراف یک شفت مرکزی از جنس آهن می‌باشند. الکترومغناطیسها بوسیله یک مدار راه انداز خارجی یا یک میکروکنترلر تغذیه می‌گردند. جهت چرخاندن شفت ابتدا به یکی از مغناطیس‌ها توان داده می‌شود، که مغناطیس باعث جذب دندانه‌های دنده می‌گردد.

زمانیکه دندانه دنده روبروی اولین مغناطیس می‌ایستد، نسبت به مغناطیس بعدی دارای یک فاصله می‌باشد. این به معنای آنست که در صورت روشن شدن الکترومغناطیس بعدی و خاموش شدن اولی دنده به آهستگی می‌چرخد تا دندانه روبروی مغناطیس دوم قرار گیرد. از آنجا فرایند آغاز می‌گردد. هر یک از این چرخشها یک گام (استپ) نامیده می‌شود، تعداد مشخصی از این گامها یک دور کامل موتور را می‌سازند (دقت شود نسبت تعداد گامها به دور موتور همواره یک عدد صحیح است). و به این ترتیب یک موتور می‌تواند با زوایای مشخص بچرخد.

انواع استپ موتور :

چهار نوع اصلی از استپ موتورها وجود دارد:

استپ موتورهای با مغناطیس دائم

استپ موتورهای سنکرون هایبرید

استپ موترهای با مقاومت مغناطیسی متغیر

استپ موتورهای لاوت LAVET TYPE

روتور موتورهای مغناطیس دائم(PM) از مغناطیسهای دائم تشکیل گردیده است و و با جاذبه و دافعه بین مغناطیس روتور و مغناطیس استاتور عمل می‌نماید. موتورهای با مقاومت مغناطیسی متغیر از یک صفحه آهنی به عنوان روتور استفاده گردیده و بر این اساس عمل می‌نماید که حداقل مقدار مقاومت مغناطیسی، زمانیکه روتور در حال جذب به سمت قطبهای استاتور است، زمانی رخ می‌دهد که حداقل فاصله وجود دارد.

گروه سوم را به آین دلیل هایبرید می‌نامند که در ساختار آنها از دو تکنیک مغناطیس دائم و مقاومت مغناطیسی متغیر با هم، جهت رسیدن به حداکثر توان در کوچکترین فضا استفاده شده است.

اصلی ترین ویژگی  موتور  پله ای که  آن را  از  سایر موتور ها متمایز می کند این است  که،  می توان  شفت این گونه از موتور ها را با اعمال پالس های مناسب الکترونیکی  به  صورت گسسته  به  حرکت درآورد  و  در محل مورد  نیاز قرار داد.

نکته قابل توجه این است که در این گونه موتورها نیازی به گرفتن فیدبک  از موقعیت محور نیست. بر خلاف موتورهای پله ای، در سرو موتور ها (Servo Motors)  و موتورهای DC که  عمکرد پیوسته ای در چرخش  محور موتور از خود نشان می دهند، اطلاع  لحظه  به  لحظه از موقعیت محور موتور برای قرار دادن آن در موقعیت خاص لازم است که این عمل نیازمند صرف هزینه و انجام عملیات کنترلی ویژه ای است.

مزایا و معایب موتور پله ای:

مزایای موتور های پله ای بدین شرح می باشد:

۱- وابستگی مقدار چرخش شفت به پالسهای ورودی.

۲- امکان ثابت نگه داشتن محور در موتورهای پله ای به شرط تحریک شدن سیم پیچ ها با جریان مناست.

۳- مکان یابی دقیق.

۴- پاسخ بسیار عالی به دستورهای حرکت, توقف و چرخش معکوس.

۵- عمر طولانی در این گونه موتورها به دلیل فقدان جاروبک.

۶- امکان کنترل حلقه باز(Open loop control).

۷- دستیابی به سرعت های بسیار پایین.

معایت عمده این گونه موتورها نیز عبارتند از:

۱- در صورت کنترل نادرست ممکن است موتور به حالت تشدید درآید . در این حالت محور موتور به جای چرخش شروع به لرزیدن می کند.

۲- با موتور پله ای نمی توان به سرعت های بالا دست یافت.

تست سالم بودن استپ موتور

یکی از راه های فهمیدن اینکه استپ موتور سالم هست یا نه این است که استپ موتور در حالتی که سیم ها به هم اتصالی ندارند باید بتواند با دست بچرخد اما اگر سیم های استپ موتور را به هم وصل کردیم استپ موتور نباید به راحتی با دست بچرخد. البته این شرایط تست، شرط کافی نیست ولی می توان تا 80 درصد به صحت عملکرد آن پی برد.

نکته: در استپ موتورهای گیربکس دار این تست نباید انجام شود، زیرا ممکن است دنده های گیربکس آسیب ببیند.

سنجش دقت استپ موتور

برای انجام این کار باید از استپ موتورهای دو سر شفت استفاده کرد و شفت پشت را به انکودر وصل کرد، انکودر را هم در مدار قرار داد و بعد از آنکه به استپ موتور فرمان دادید، بررسی کنید که آیا فرمان داده شده دقیقا اجرا شده یا نه. اگر فرمان درست اجرا نشده بود، فرمان اصلاحی را برای آن بفرستید.

یک اشتباه رایج که در مورد استپ موتور وجود دارد استفاده از استپ موتور در دورهای بالا است. استپ موتور با توجه به لختی داشتن و بالا بودن اینرسی روتور، نمیتوانند در سرعت های بالا کار کند. در نظر داشته باشید که معمولا 200 تا 300 دور بر دقیقه حداکثر دوری است که یک استپ موتور میتواند در آن کار کند و بیشتر از آن یا خطای زیادی دارند یا اصلا نمیتوانند حرکت بکنند.

مقایسه گشتاور استپ موتورها با موتور های دیگر

در اغلب انواع موتورها (غیر از استپ موتورها) گشتاور نامی آنها ذکر می شود و ملاک انتخاب است. در سرو موتوها حتی درحال کار شما به طور موقت مجاز به اعمال گشتاور تا دو برابر هستید. اما در مورد استپ موتورها: آنچه به عنوان گشتاور استپ موتورها ذکر می شود، Holding Torque  است که گشتاور حداکثر استپ موتور است. برخلاف مابقی موتورها، استپ موتورها در کمترین دور (صفر) بیشترین گشتاور را دارند و با بالا رفتن دور این گشتاور افت می کند.

گشتاور استپ موتور به چه عواملی بستگی دارد

هرچه طول استپ موتور افزایش پیدا میکند، گشتاور آن نیز افزایش پیدا میکند، به عبارت دیگر گشتاوری که استپ موتور میتواند تولید کند، به فلنج آن ارتباط دارد. 3 فلنج پرکاربرد استپ موتورها فلنج 42 میلیمتر، 57 میلیمتر و 86 میلمتر هستند. فلنج 42 یا نما 17 معمولا قطر شفت 5 میلیمتر دارد. استپ موتور فلنج 57 یا نما 23 معمولا قطر شفت 6.3 میلیمتر یا 8 میلیمتر دارند و استپ موتورهای فلنج 86 یا نما 34 معمولا قطر شفت 12.5 میلیمتر یا 14 میلیمتر دارند. استپ موتورهای سایزهای کوچک تر از 42 میل و بیشتر از 86 میل هم وجود دارند که خیلی پرکاربرد نیستند.

تفاوتهای اساسی استپ موتور و سرو موتور

ابتدا دقت نمایید که استپ موتورها و سرو موتورها شباهتها و تفاوتهای مهمی دارند از جمله:

1- اگر چه استپ موتور و سرو موتور، هر دو، برای کنترل موقعیت به کار می روند، اما این کارکرد اصلی آنها نیست بلکه به تناسب شرایط می توانند در کاربردهای دیگر هم به خوبی ظاهر شوند.

2- از آنجا که استپ موتور ها انکودر ندارند، فیدبک حرکت خود را دریافت نمی کنند و بنابراین اگر پس از فرمان دادن خطایی در انجام حرکت اتفاق بیفتد، این خطا جبران نخواهد شد.

3- سرو موتورها علاوه بر قابلیت کنترل سرعت و موقعیت، قابلیت کنترل گشتاور را هم دارند.

4- سرو موتورها در دورهای بالا (به طور معمول تا 3000 دور بر دقیقه) کار می کنند، اما استپ موتورها به طور معمول حداکثر تا 500 دور بر دقیقه.

5- در یک جثه ثابت، استپ موتورها گشتاور بالاتری را تحویل می دهند.

6- گشتاور استپ موتور در دورهای بالاتر کاهش می یابد، اما گشتاور سرو مستقل از دور ثابت باقی می ماند.

7- به طور معمول درایور استپ موتورها تغذیه DC دارد، اما سرو موتورهای معمول در بازار با برق AC تکفاز کار می کنند.

8- هر دو به قابلیت کوپل شدن با گیربکس های خورشیدی را دارند، اما معمولا سرو موتورها راحت تر کوپل می شوند.

9- قیمت سرو موتورها به نحو محسوسی بالاتر از قیمت استپ موتور با قدرت مساوی آن است.

بنابراین؛

به عنوان یک قاعده کلی (و نه کامل) می توان گفت: در مواردی که؛

الف- سرعت کار پایین است (کمتر از 200 الی 300 دور بر دقیقه)

ب- دقت کار از حساسیت بالایی برخودار نیست (یا امکان Homing مکانیزم وجود دارد)

ج – سرعت حداکثری موتور کمتر از 200 الی 300 دور بر دقیقه است

د- هزینه تمام شده اهمیت دارد

ه- می توان به مکانیزم انکودر نصب کرد و توسط PLC یا کنترلر آن را کنترل نمود

و- حجم اشغال شده توسط موتور و درایور آن مهم است

ز- برق متناوب AC در دسترس نیست

استپ موتور انتخاب به صرفه تر و مناسب تری خواهد بود، و در غیر این صورت می بایست سرو موتور را به کار گرفت.

استفاده از استپ موتور بجای سرو موتور

غالبا مهمترین علت این کار کاهش هزینه ها است. برای انجام این کار لازم است به یکسری نکات توجه کرد:

گشتاوری که روی سروو موتور عنوان میشود گشتاور نامی آن است و سروو موتور میتواند با جریان کشی بیشتر یک و نیم تا دو برابر آن گشتاور را به صورت لحظه ای هم تامین کند اما گشتاوری که روی استپ موتور ذکر میشود حداکثر گشتاوری است که میتواند تامین کند بنابراین ما به نوعی باید گشتاور حداکثر سروو موتور را در نظر بگیریم

استپ موتور با افزایش دور با افت گشتاور مواجه میشود و حداکثر تا 200 و نهایتا 300 دور بر دقیقه میتواند عملکرد مطلوب داشته باشد اما سروو موتور این محدودیت را ندارد و در رنج دور 300 دور میتواند با گشتاور نامی که دارد اعمال بار بکند

بنابراین ما با دو نکته مواجه هستیم اول اینکه گشتاوری که نامی ذکر میشود نباید مستقیم مقایسه شود با گشتاور ذکر شده برای استپ موتور و نکته دیگر اینکه باید افت گشتاوری که استپ موتور با بالا رفتن دور دارد را در نظر بگیریم.

مثال: یک سرو موتور دارای مشخصات فنی 750 وات و 3000 دور بر دقیقه است و حدود 5/2 نیوتون متر گشتاور دارد. این 5/2 تیوتون متر تقریبا میتواند 5/1 برابر بیشتر بشود وقتیکه به صورت لحظه ای قرار باشد موتور باری را اعمال کند یعنی گشتاور ماکزیمم میتواند تا 5 نیوتون متر باشد

از طرف دیگر، استپ موتوری که قرار است جایگزین سروو موتور شود اگر قرار باشد تا دور حداکثر مطلوب یعنی تا 200 دور برود چیزی در حدود تقریبا نصف گشتاور را از دست میدهد بنابراین ما باید گشتاور را تقریبا بین 8/1 تا 2 برابر در نظر بگیریم یعنی حدودا 8 نیوتون متر.

پس اگر خواستیم سروو موتور را با استپ موتور جایگزین بکینم گشتاور نامی سروو موتور را ضرب در 3 بکیند و معادل با آن استپ موتوری را انتخاب بکنید که این holding torque را دارد.

جایگزینی استپ موتور با موتور دیسی گیربکس دار

یکی از نکات مهمی که در جایگزینی استپ موتور با موتور دیسی گیربکس دار (یا بالعکس) باید به آن توجه نمود این است که؛ گشتاور ذکر شده در کاتالوگ استپ موتور ها، گشتاور ایستایی یا همان گشتاور حداکثر است، در حالیکه در موتورهای دیسی معمولا گشتاور نامی ذکر می شود و گشتاور حداکثر مقداری بالاتر و چه بسا تا سه برابر گشتاور نامی دارد.

گیربکس زدن استپ موتور

شفت استپ موتورها معمولا به صورت اینچی هستند و با میلیمتری متفاوت اند. برای گیربکس زدن به این استپ موتورها باید دقت بکنید که معمولا چه گیربکس های حلزونی و چه معمولی که در بازار برای موتورهای دیسی و ایسی استفاده میشوند و چه گیربکس های خورشیدی که برای ایسی سروها استفاده میشوند متناسب استپ موتورها نیستند و معمولا شما ناگزیر هستید که کوپلینگ و آداپتور به صورت تراشکاری آماده بکنید. برای کوپل کردن این موتورها. معمولا با توجه به اینکه دور استپ موتور پایین است جز در مواردی که میخواهید حرکت بسیار کند و بدون لرزشی داشته باشید، استفاده از گیربکس با نسبت بالا پیشنهاد نمیشود.

کوپلینگ مناسب برای استپ موتور و روش استفاده از آن و مزایا و معایب

در این قسمت قصد داریم کوپلینگ ها را معرفی کنیم و اینکه فلسفه استفاده از کوپلینگ چیست و چرا در صنعت استفاده میشود و چه مزایایی دارد.

کوپلینگ یک قطعه استوانه ای شکل ساده است که معمولا به صورت خام وجود دارد و سوراخ موتور یا شفت روبرو بر روی آن قرار داده نشده است. معمولا به صورت خام فروخته میشود تا سازنده بتواند قطر شفت مورد نیاز موتور و مکانیزم حرکتی را روی کوپلینگ در بیاورد.

چند نکته در استفاده از کوپلینگ وجود دارد:

شما هیچگاه نمیتوانید دو محور را کاملا در راستای هم قرار بدهید و به هر حال یک زاویه بین این دو محور خواهید داشت که این زاویه در بلند مدت باعث میشود که به بلبرینگ موتور و یاتاقان بندی سازه فشار وارد بشود و آسیب بزند. قرار دادن کوپلینگ باعث میشود با توجه به انعطافی که وجود دارد زاویه در کوپلینگ حل شود، چیزی شبیه به چهار شاخه گاردان در ماشین هایی قدیمی که گیربکس عقب دارند.

این دو محور به هر حال ممکن است با یکدیگر یک فاصله ای داشته باشند. کوپلینگ با توجه به شیارهایی که قرار داده شده و قطعات انعطاف پذیری که در آن قرار داده شده این فاصله را جبران میکند.

موتور اگر مخصوصا استپ موتور باشد ممکن است بسته به نوع درایو کردن لرزش هایی را داشته باشد که این لرزش ها در قطعات لاستیکی که درون کوپلینگ ها است دمپ میشود و این ارتعاشات به دستگاه منتقل نیمشود.

پیشنهاد میکنیم که همیشه برای استفاده مستقیم موتور با مکانیزم حرکتی (جاهایی که قطعاتی مثل فولی تایمینگ یا دنده یا چیزی که حرکت را به صورت مکانیکی منتقل میکند ندارید)، به صورت مستققیم هرگز استفاده نکنید و با قرار دادن کوپلینگ بین موتور و مکانیزم حرکتی تان عملکرد و عمر قطعات را بهبود بخشید.

برای انتخاب کوپلینگ مناسب باید بدانید که قطر شفت موتور و مکانیزم حرکتی چقدر است و با مقداری برابر با 2 برابر بیشترین قطر کوپلینگ را تهیه کرد البته استاندارد دقیقی در این رابطه وجود ندارد و عدد گفته شده یک عدد حدودی است.

انتخاب استپ موتور مناسب بال اسکرو

در این قسمت سعی داریم فرمول ساده ای را برای انتخاب موتوری که روی بال اسکرو نصب میشود یا برعکس موتور انتخاب شده و باید گام بال اسکرو انتخاب شود با استفاده از یک فرمول ساده این کار مشخص شود.

برای این کار فرمولی ساده وجود دارد که دقت خوبی نیز دارد اما باید با دقت از آن استفاده شود.

گشتاور موتور بر اساس کیلوگرم سانتی متر = ضریب 0.02 (ضربدر) نیروی طولی بر اساس کیلوگرم (ضربدر) گام بال اسکرو بر اساس میلی متر

نیروی طولی که نیاز است برای بال اسکرو یعنی نیرویی که قرار است مهره بال اسکرو منتقل کند به سازه متحرک. اگر عمودی باشد دقیقا همین نیروی طولی. (مثلا قرار است وزنی به اندازه 50 کیلو را بلند بکنیم دقیقا همین نیرو به کیلوگرم وارد فرمول شود یا اگر 50 کیلو وزن سازه است و قرار است سازه نیروی 30 کیلو هم روی قطعه ای دیگر وارد کند، آن عدد باید 80 وارد فرمول شود) یا اگر در جهت طولی قرار است حرکت کند دیگر نباید وزن در فرمول قرار بگیرد بلکه وزن ضرب در ضریب اصطکاک؛ نیروی طولی میشود که این مهره بال اسکرو باید اعمال کند. مثلا اگر قرار است 50 کیلوگرم را افقی روی یک ریل و واگن از نوع ریل و واگن های CNC حرکت بدهد (معمولا ریل و واگن های CNC ضریب اصطکاک پنج صدم دارند)، پس 50 کیلو تبدیل میشود به نیم کیلو در نیروی طولی و گام بال اسکرو به میلیمتر یعنی مقداری که شما وقتی یک دوران 360 درجه میدهید مهره حرکت میکند. عددی که به دست خواهد آمد برای گشتاور موتور کیلوگرم سانتی متر است و ممکن است که شما موتور را قبلا خریداری کرده باشید. در این فرمول گشتاور موتور را قرار میدهید و گام بال اسکرو را به دست می آورید و یا اینکه ممکن است هر دو را خریداری کرده اید و میخواهید بدانید که با این موتور و بال اسکرو که در اختیار دارید چه مقدار نیرو میتوانید تامین کنید و در نتیجه نیرو را به دست می آورید.

انتخاب گشتاور استپ موتور مناسب، برای به حرکت در اوردن بار 500 کیلو گرمی روی ریل

فرض کنیم از ریل و واگن های معمول CNC استفاده می کنید که ضریب اصطکاک در آنها خیلی کم (بین 0.05 تا 0.15) است:

در این صورت شما حداکثر ضریب اصطکاک 0.15 دارید، یعنی بدون اینکه بال اسکرویی در کار باشد شما باید 0.15*500 برابر با 75 کیلو به جلو نیرو اعمال کنید.

حالا با فرض اینکه گام بال اسکرو شما 5 باشد، از فرمول حدودی زیر استفاده میکنیم:

نیوری جلوبرنده (اینجا=75کیلو)*گام(اینجا=5م.م)*مقدار 0.02

که برابر می شود با گشتاوری معادل 7.5 کیلوگرم.سانتیمتر

ظاهر قضیه نشان می دهد که شما برای چنین باری باید از موتوری با گشتاور 7.5 کیلوگرم.سانتیمتر (معادل 0.75 نیوتن.متر) استفاده کنید.

این عدد برای سرو موتور می تواند درست باشد ولی در مورد استپ موتور باید به دور حداکثری هم که می خواهید داشته باشید توجه کنید. با توجه به اینکه گشتاور استپ موتورها در دورهای بالا تا یک سوم هم کاهش پیدا می کند، برای چنین کاری استپ موتور حدود 22 کیلوگرم پیشنهاد می شود.

البته در نظر داشته باشید این محاسبات با فرض های زیر همراه بوده:

-بجز جابجایی بار 500 کیلو هیچ بار دیگری نداریم.

– زاویه کاملا افقی است.

– بال اسکرو و ریل و گاید با کیفیت است.

– مونتاژ ریل و گایدها به درستی انجام شده.

– استپ موتور کیفیت مناسبی دارد و واقعا گشتاور اعلامی را اعمال می کند.

– حداکثر دور استپ موتور را 200 دور بر دقیقه در نظر گرفته ایم.

– ولتاژ کافی به درایور استپ موتور داده شده.

– جریان استپ موتور درست تنظیم شده.

با توجه به اینکه خیلی از موارد اینچنینی ممکن است وجود داشته باشد ما در چنین موردی به مشتری خود، استپ موتور 45 کیلو گرم.سانتیمتر پیشنهاد می کنیم.

مقایسه استپ موتور با موتور های dc

موتور های DC جاروبک دار معمولی مادامی که به ترمینال های آنها ولتاژ اعمال شود به حرکت پیوسته ادامه می دهند. اما بر خلاف دسته یاد شده ، استپ موتور ها فاقد جاروبک یا براشلس هستند و مشخصه اصلی آنها که آنها را از سایر انواع موتور ها متمایز می کند این است که با اعمال پالس به ترمینال های آن ( عموما پالس های موج مربعی ) موقعیت شفت یا محور موتور به میزان مشخص و از پیش تعیین شده ای ( در هنگام تولید موتور ) دوران می کند. هر پالس به میزان مشخصی زاویه محور را تغییر می دهد. در استپر موتور ها در اطراف هسته مرکزی چندین الکترومگنت ( آهنربای های الکتریکی ) دندانه داری قرار دارند و در مرکز نیز یک سیلندر آهنی دندانه دار ( به شکل چرخ دنده ) وجود دارد. این الکترو مگنت ها بوسیله ی یک کنترلر خارجی ( به عنوان مثال میکرو کنترلر ) فعال و غیر فعال می شوند.