Un motore passo-passo è un motore progettato per eseguire passaggi anziché semplicemente ruotare immediatamente quando viene applicata l’alimentazione. Motori passo-passo progettati in modo diverso avranno un numero diverso di passi, ma i due più comuni hanno 200 (1,8 gradi) o 400 passi (0,9 gradi).
Come risultato del loro design completamente diverso, viene tipicamente utilizzato in applicazioni molto diverse dai motori CC o CC senza spazzole (sebbene ci siano alcuni crossover).
L’unico modo per far funzionare un motore passo-passo nel modo per cui è previsto è con un driver o controller per motore passo-passo dedicato. Se provi a collegare i cavi di un motore passo-passo a una fonte di alimentazione (come faresti con un motore CC con spazzole), bloccherà semplicemente il motore in una posizione (e inizierà a riscaldarsi se lo lasci collegato per un po ‘! ).
La domanda su chi abbia effettivamente inventato il motore passo-passo è ancora aperta a qualche dibattito in parte perché le versioni originali non erano immediatamente note come motori passo-passo.
Tuttavia, per la maggior parte degli ingegneri (noi compresi) è in gran parte attribuito a Frank W. Woods che ha brevettato un motore basato su 5 bobine statoriche che potevano essere caricate in varie combinazioni per fornire un movimento passo dopo passo.
Il primo esempio registrato di un motore passo-passo utilizzato in un’applicazione pratica è stato quello di uno dei maggiori motori dell’innovazione nel XVIII, XIX e XX secolo, la British Royal Navy. Il sistema è stato sviluppato negli anni ’30 come mezzo per controllare cannoni e cannoni su grandi navi e sistemi simili rimangono in uso oggi.
Negli anni ’60 questo tipo di motore passo-passo di base iniziò ad essere sostituito da motori passo-passo a magneti permanenti ad ampio angolo simili ai tipi comunemente in uso oggi.
Tuttavia, questi motori hanno sofferto di una serie di problemi. La precisione della posizione era limitata a causa dell’assenza di controllori precisi del motore passo-passo e problemi di risonanza all’interno degli involucri del motore spesso causavano l’arresto e il riavvio del motore.
Nel corso degli anni ’70 e in particolare degli anni ’80 e ’90 sono stati compiuti importanti progressi nello sviluppo di controller che potevano affrontare alcuni dei problemi di risonanza riscontrati nei motori passo-passo, nonché sviluppi di produzione che hanno ridotto il costo dei motori passo-passo. Tuttavia, i motori passo-passo in questo momento sono rimasti costosi e sono stati tipicamente utilizzati in applicazioni aerospaziali e della difesa.
All’inizio degli anni 2000 questi sviluppi sono stati così significativi che il costo dei motori passo-passo e dei controller dei motori passo-passo ha iniziato a diminuire, consentendo loro di essere utilizzati in una gamma di applicazioni in cui in precedenza erano troppo costosi da usare.
Potendo compiere passi specifici è possibile controllare accuratamente la rotazione del motore fino a percentuali di grado con incredibile accuratezza.
Se immagini un quadrante di orologio con una mano, un motore CC “tradizionale” sarebbe in grado di ruotare solo a una velocità costante.
Qualsiasi posizionamento dovrebbe essere controllato dal tempo o utilizzando un sistema a circuito chiuso con un encoder per determinare la posizione. Tuttavia, con un motore passo-passo è possibile spostare rapidamente e semplicemente la lancetta da qualsiasi posizione dell’orologio a qualsiasi altra posizione a qualsiasi velocità richiesta.
A seconda del controller del motore passo-passo che stai utilizzando, è possibile gestire l’accelerazione e la decelerazione di ogni movimento e persino programmare sequenze specifiche.
The first thing to understand is the internal design of the stepper motor. The stepper motor is a type of brushless motor (only in the sense that it has no brushes) and it has the magnet directly attached to the shaft at the centre of the motor.
What makes this different from other motors is that the magnet has teeth around it, rather like the teeth on a cog. In fact it has 2 sets of teeth around the rotor which are offset and which have the north and south poles alternating.
The actual coils (which are powered on and off by the stepper motor controller) are mounted on the outside of the motor.
Un tipico motore passo-passo avrà 2 serie di bobine disposte l’una di fronte all’altra (a 180 gradi di distanza).
Per far girare il motore si accendono le bobine, una positiva e l’altra negativa. Questo crea un doppio effetto push / pull nel motore passo-passo che lo sposterà di un passo.
Dopo che un passaggio è completo, l’altra coppia fa la stessa cosa e il motore gira di un altro passaggio.
Poiché questo processo viene accelerato dal controller del motore passo-passo in uso, il motore inizierà a girare in modo più fluido (piuttosto che un processo a gradini, gradini, gradini, gradini) e potrà raggiungere velocità fino a 1000 giri / min.
Questo processo viene quindi ripetuto attraverso le quattro fasi:
1. Bobina 1 positiva, bobina 3 negativa = 1 gradino
2. Bobina 2 positiva, bobina 4 negativa = 1 gradino
3. Bobina 1 negativa, bobina 3 positiva = 1 gradino
4. Bobina 2 negativa, bobina 3 positiva = 1 gradino
A seconda del tipo di controller di cui disponi, è possibile includere microstepping. Il microstepping è un modo intelligente per aumentare il numero di passaggi possibili in un motore che ha solo 200 passaggi meccanici introducendo il controllo frazionario sul segnale elettrico in ingresso.
Un tipico motore passo-passo come il motore passo-passo NEMA 23 nello ZD4N2318 ha in realtà 200 possibili passi in una rotazione completa di 360 gradi. Questa è la configurazione del motore passo-passo più comune, ma ci sono altri tipi che ne hanno di più (ad esempio lo ZDSPN1709 ha 400 passi).
Con il motore passo-passo standard da 200 passi abbiamo quindi 1,8 gradi per passo (supponendo che stiamo operando in modalità a passo completo).
Se si considera che un controller per motori passo-passo come Zikodrive ZD2 può funzionare con una risoluzione fino a 128 microstep (il che significa che ha 128 “microstep” individuali in 1 passo completo), è chiaro che un motore passo-passo può fornire un’accuratezza di posizione eccezionalmente accurata.
Ciò lo rende estremamente utile in applicazioni come applicazioni con pompe o applicazioni di controllo di processo in cui un posizionamento estremamente accurato può fare la differenza. I controller per motori passo-passo Zikodrive sono ampiamente utilizzati nelle applicazioni di controllo di pompe e processi.
Come puoi senza dubbio immaginare dalla descrizione sopra, uno dei fattori più importanti nella definizione delle prestazioni del motore passo-passo è il controller del motore passo-passo che viene utilizzato.
Molto semplicemente, senza un controller, un motore passo-passo non sarà in grado di offrirti nulla in termini di prestazioni meccaniche a parte un albero bloccato.
Un driver del motore passo-passo molto semplice sarà in grado di far girare un motore passo-passo ma non fornirà una vasta gamma di opzioni di controllo e prestazioni che ti aiuteranno a trarre vantaggio dalle caratteristiche prestazionali che un motore passo-passo può offrire.
Tuttavia, un controller programmabile microstepping avanzato come Zikodrive ZD4 fornirà una gamma completa di prestazioni dal motore passo-passo di tua scelta. Questo tipo di controller può offrire un posizionamento estremamente accurato e può essere impostato per fornire le prestazioni necessarie con una gamma di funzioni di sicurezza aggiuntive come protezione da sovracorrente, protezione da inversione di polarità e altro.
Tutto ciò può influire notevolmente sulle prestazioni del motore, sulla durata del motore e del controller e sull’efficienza dell’intero sistema.
Questi ti daranno una buona idea del tipo di funzioni disponibili con la nostra gamma e anche le valutazioni di potenza e velocità che potresti essere in grado di ottenere.
Se hai ulteriori domande oltre a questo, puoi sempre contattarci per discuterne.
Cerchiamo di mantenere la funzione di chat online tra le 9 e le 5 GMT (anche se non siamo sempre in grado di farlo se siamo tutti occupati) ma in caso contrario puoi sempre inviarci un’e-mail o chiamarci per discutere il tuo progetto e cosa è necessario per renderlo un successo.
