From Wikipedia, the free encyclopedia
En step-motor er en form for elektromotor hvis bevægelser kan styres i små vinkeltrin og dermed mere præcis end gængse elektromoterer. De bruges for eksempel til at flytte læse/skrivehovedet i CNC-maskiner, plottere, printere, CD-, DVD- og diskettedrev, i robotter og andre steder, hvor det er vigtigt at kunne bevæge noget hen til en veldefineret, forudbestemt position. Til gengæld for den præcise styring er step-motorer mindre energieffektive end "normale" elektromotorer.
Som i almindelige elektromotorer findes der i step-motorer et antal elektriske spoler og evt. permanente magneter, men hvor almindelige elektromotorer af sig selv omkobler strømmen i spolerne (via kommutatoren) så motoren bliver ved med at køre videre, skal der til step-motorer bruges noget ekstern elektronik til at levere strøm-pulser til de forskellige spoler i den rigtige rækkefølge.
Hver impuls får motorens akse til at dreje sig en ganske bestemt vinkel, f.eks. 45 eller 15 grader eller mindre, så ved at levere et bestemt antal impulser kan man få motoren til at dreje sin akse med enhver vinkel, der er et helt multiplum af 45°, 15° eller mindre. Og ved at bytte om på den rækkefølge som spolerne modtager deres elektriske impulser i, kan man skifte omløbsretning.
Når en stepmotor er "kørt" hen til den ønskede position, kan man opretholde en såkaldt "holdestrøm" i de spoler, der modtog den sidste impuls: Så virker motoren som en slags låse- eller bremseanordning der søger at fastholde motorakslens aktuelle position.
En step-motors rotation er sammensat af 2 dele; inertimoment (dynamisk) og drejningsmoment fra strømmene gennem spolerne. Drejningsmomentet i en permanentmagnet step-motor fra strømmene findes kun, når rotorens nordpoler ikke er lige ud for statorens syd- eller nordpoler. Drejningsmomentet er maksimalt for en vilkårlig strøm forskellig fra nul, når rotorens nord- og sydpoler er halvvejs mellem statorens nord- og sydpoler.
Der er følgende typer at step-motorer:
Hvis man i en reluktans step-motor frakobler strømmen helt, er der ikke noget der "holder" på motorens aksel: Så kan man med håndkraft eller andre motorer relativt nemt dreje akslen rundt.
Simpelt set kræver det 2 sinusformede vekselstrømme 90 grader forskudt, som f.eks. kan fås via 2 brokoblede lineare strømeffektforstærkere (=H-broer, fuld-broer). Dette er analog styring.
For bipolare step-motorer forbindes midterpunkterne, fællespunkterne ikke eller til forsyningsspænding halve.
Retningen af step-motoren ændres ved at vende en af sinusstrømmene – f.eks. ved at vende en af spolernes strømfaser 180 grader. Men inden dette sker skal step-motoren få bragt sin hastighed ned til stilstand, hvorefter den nye rotationsretning startes.
Kilden til de 2 vekselstrømme kan f.eks. være en lavfrekvens "tone"-generator med variabel frekvens (linear "clock").
"Tone"-generatoren skal kunne sættes helt i stå i en vilkårlig fase. Dette betyder at den kan være trinløs/step-løs.
Dette er den næsten ideelle fødning af en stepmotor.
I sædvanlig praksis anvender man ikke lineare effektforstærkere, men derimod "on-off"-"forstærkning". Dette kaldes digitalstyring.
En "on"/"off" styring kan lave helstep og halvstep.
Fordelen ved digitalstyring er, at den "digitale tonegenerator"/clock er simplere at lave og det er styringen af effektforstærkerne også. Der afsættes mindre energi/effekt i effektforstærkerne.
Formålet med denne blok er at oversætte clock og retningen til "driver" kontrolsignaler.
Unipolar
Bipolar
"Driver"-blokken er den, som ændrer on/off signalerne fra logikspænding "5V" til spændinger og strømme, der er anvendelige til at styre effekttransistorer.
Driverens design afhænger af om step-motoren er unipolar eller bipolar.
Den sidste blok er selve effekttransistorerne, som evt. kan kræve køling. Det er normalt nødvendigt med dioder over transistorerne. Effekt MOSFETs har disse dioder indbygget.
Effekttransistorernes placering afhænger af om step-motoren er unipolar (kun pull-down eller pull-up-effekttransistorer anvendes; 4 stk) eller bipolar (2 fuldbroer; 8 effekttransistorer).
"Driver" og effekttransistorblokken udgør tilsammen effektforstærkerne.
Hvis en stepmotorstyring skal kunne styres i mindre trin/step end halve, så skal translatorblokken ændres, så output er analoge signaler evt. i trin. Man får brug for D/A-konvertere. Alternativt kan den mere effektive metode pulsbreddemodulation (PWM) anvendes.
Dette kræver igen at effektforstærkeren også er eller simulerer analog/linear og f.eks. kører i klasse B, C eller D(herunder PWM). Men omkostningen ved anvendelse af klasse B og C er et stort effekttab i effektforstærken. Kun hvis klasse D eller PWM anvendes, vil effekttabet kunne være lavt.
Translatorblokken med digitalstyring, D/A-output eller PWM-output kan lægges/implementeres/"simuleres" i en mikrocontroller (f.eks. en PIC).
Tekst mangler, hjælp os med at skrive teksten Tekst mangler, hjælp os med at skrive tekstenSeamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
