Step Motor là gì?
Step Motor (Stepper Motor, Stepping Motor) đều là những từ khóa chỉ về động cơ bước. Step Motor là loại động cơ chấp hành đặc trưng, thường được sử dụng cho những hệ truyền động rời rạc. Step Motor thực chất là một động cơ đồng bộ tiêu dùng để biến đổi những tín hiệu điều khiển dưới dạng những xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành những di chuyển góc quay hoặc những di chuyển của Rotor và mang khả năng nhất thiết Rotor vào những vị trí cấp thiết.
Step Motor làm việc được là nhờ mang bộ chuyển mạch điện tử đưa những tín hiệu điều khiển vào stato theo một trật tự và một tần số nhất định. Tổng số góc quay của roto tương ứng với số lần chuyển mạch, cũng như chiều quay và tốc độ quay của roto, phụ thuộc vào trật tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi. Lúc một xung điện áp đặt vào cuộn dây stato (phần ứng) của động cơ bước thì roto (phần cảm) của động cơ sẽ quay đi một góc nhất định, góc đó là một bước quay của động cơ. Lúc những xung điện áp đặt vào những cuộn dây phần ứng thay đổi liên tục thì roto sẽ quay liên tục (Nhưng thực chất di chuyển đó vẫn là theo những bước rời rạc).
- Servo là gì? Tổng quan về động cơ Servo (Servo Motor)
Ưu điểm của Stepper Motor
Ko xảy ra hiện tượng đánh lửa thanh hao than làm tổn hao năng lượng, tại một số môi trường đặc trưng (hầm lò…) mang thể gây nguy hiểm.
- Tạo được mômen giữ
Một vấn đề khó trong điều khiển là điều khiển động cơ ở tốc độ thấp mà vẫn giữ được mômen tải to. Động cơ bước là thiết bị làm việc tốt trong vùng tốc độ nhỏ. Nó mang thể giữ được mômen thậm chí cả vị trí nhừ vào tác dụng hãm lại của từ trường rotor.
- Điều khiển vị trí theo vòng hở
Một lợi thế rất to của động cơ bước là ta mang thể điều chỉnh vị trí quay của roto theo ý muốn mà ko cần tới phản hồi vị trí như những động cơ khác, ko phải tiêu dùng tới encoder hay máy phát tốc (khác với servo).
Với những loại động cơ khác, đặc tính của tải rất thúc đẩy tới chất lượng điều khiển. Với động cơ bước, tốc độ quay của rotor ko phụ thuộc vào tải (lúc vẫn nằm trong vùng momen mang thể kéo được). Lúc momen tải quá to gây ra hiện tượng trượt, do đó ko thể kiểm soát được góc quay.
Phân loại Stepper Motor
#1. Phân loại theo rotor của động cơ bước
- Loại 1: Stepper Motor mang rotor được tác động bằng dây quấn hoặc nam châm vĩnh cữu.
- Loại 2: Stepper Motor mang rotor ko được tác động nhưng mang phần từ cảm ứng, phản kháng – còn gọi là động cơ bước thay đổi từ trở.
- Loại 3: Stepper Motor mang cấu tạo rotor phối hợp cả 2 loại trên.
Sẽ rất thân thuộc lúc người dùng được giới thiệu rằng: Stepper Motor được chia làm 2 loại, đó là loại động cơ bước nam châm vĩnh cửu và loại động cơ bước biến từ trở (hoặc phối hợp cả hai gọi là loại động cơ bước hỗn hợp).
#2. Phân loại theo cực của động cơ bước
Loại 1: Stepper Motor đơn cực, mang thể bao gồm cả động cơ bước loại nam châm vĩnh cửu hoặc động cơ bước loại hỗn hợp. Nhưng ở những cuộn dây luôn mang đầu trung tâm được nối ra từ chính giữa mỗi cuộn dây.
Loại 2: Stepper Motor lưỡng cực, mang thể bao gồm cả động cơ bước loại nam châm vĩnh cửu hoặc động cơ bước loại biến từ trở. Nhưng ở những cuộn dây sẽ ko mang đầu dây nối ra từ trung tâm.
#3. Phân loại theo số pha của động cơ bước
- Loại 1: Step Motor 2 pha, là loại động cơ bước 4 dây, 6 dây hoặc 8 dây.
- Loại 2: Step Motor 3 pha, là loại động cơ bước 3 dây hoặc 4 dây.
- Loại 3: Step Motor 5 pha, là loại động cơ bước mang 5 dây hoặc 10 dây.
Nguyên lý điều khiển động cơ bước (Step Motor)
Stepper Motor ko quay theo cơ chế thông thường, chúng quay theo từng bước nên mang độ xác thực rất cao về mặt điều khiển học. Chúng làm việc nhờ những bộ chuyển mạch điện tử đưa những tín hiệu điều khiển vào stato theo trật tự và một tần số nhất định. Tổng số góc quay của rôto tương ứng với số lần chuyển mạch, cũng như chiều quay và tốc độ quay của rôto phụ thuộc vào trật tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi.
- Điều khiển full-step (wave drive – 1 section on)
Cách điều khiển này đơn thuần, nhưng công suất rất thấp, chỉ đạt 25% đối với Step Motor kiểu unipolar, và 50% đối với kiểu bipolar. Do đó lực xoắn xinh ra bởi dạng điều khiển này tương đối yếu.
Dạng xung điều khiển full bước (phát xung 1 dây)
- Điều khiển full-step (two section drive – 2 section on)
Trong chế độ này, hai cuộn dây sẽ được cấp năng lượng song song, cho công suất cao hơn dạng ở trên.
Dạng xung điều khiển full bước (phát xung 2 dây)
- Điều khiển half-step (1 or 2 section on)
Loại điều khiển này phối hợp hai dạng trên lại. kết quả là Step Motor mang thể di chuyển ở những góc mang độ phân giải gấp 2 lần kiểu ở trên.
Dạng xung điều khiển nửa bước (phát xung 1 hoặc 2 dây)
Mô phỏng điều khiển động cơ bước bằng arduino trên proteus
Arduino điều khiển động cơ bước
- Arduino là gì? Tổng quan về bo mạch vi điều khiển Arduino
- Lập trình điều khiển cánh tay robotic bằng PLC S7-200 & Arduino (sử dụng động cơ bước điều khiển khớp xoay)
Trên đây, MESIDAS GROUP đã san sớt cho người dùng về khái niệm, ưu điểm, phân loại, nguyên lý hoạt động và mô phỏng về động cơ bước (Step Motor, Stepper Motor, Stepping Motor). Chúng tôi hy vọng rằng, với những thông tin tri thức được san sớt phía trên sẽ giúp ích người dùng trong quá trình tìm hiểu, nghiên cứu, học tập và làm việc với động cơ bước. Xin cảm ơn!