ทำความเข้าใจพื้นฐานของสเต็ปเปอร์มอเตอร์
การแนะนำ
สเต็ปเปอร์มอเตอร์เป็นอุปกรณ์แม่เหล็กไฟฟ้าที่แปลงสัญญาณพัลส์ไฟฟ้าเป็นการกระจัดเชิงมุมหรือเชิงเส้น. มอเตอร์ประเภทนี้พบได้ทั่วไปในด้านการควบคุมอัตโนมัติ เนื่องจากมีการควบคุมที่แม่นยำและมีข้อดีที่ไม่ต้องใช้ระบบป้อนกลับ. บทความนี้จะแนะนำแนวคิดพื้นฐาน, หลักการทำงาน, ประเภท, และการประยุกต์สเต็ปเปอร์มอเตอร์สำหรับผู้เริ่มต้น.
สเต็ปเปอร์มอเตอร์คืออะไร?
สเต็ปเปอร์มอเตอร์เป็นมอเตอร์ควบคุมแบบดิจิทัลชนิดหนึ่งที่ควบคุมการหมุนของมอเตอร์ผ่านสัญญาณดิจิทัล. พัลส์ไฟฟ้าแต่ละตัวทำให้มอเตอร์หมุนมุมคงที่, เรียกว่ามุมขั้นบันได. ลักษณะนี้ของ สเต็ปเปอร์มอเตอร์ ทำให้มีประโยชน์มากในสถานการณ์ที่ต้องการการควบคุมตำแหน่งที่แม่นยำ.
หลักการทำงานของสเต็ปเปอร์มอเตอร์
เช่นเดียวกับมอเตอร์ทั้งหมด, สเต็ปเปอร์มอเตอร์ยังรวมถึงชิ้นส่วนที่ตายตัวด้วย (สเตเตอร์) และส่วนที่เคลื่อนไหว (โรเตอร์). สเตเตอร์มีส่วนยื่นออกมาคล้ายเฟืองพร้อมขดลวดที่คดเคี้ยว, ในขณะที่โรเตอร์เป็นแม่เหล็กถาวรหรือแกนฝืนแปรผัน. เราจะดูโครงสร้างโรเตอร์ต่างๆ ในเชิงลึกมากขึ้นในภายหลัง. รูป 1 แสดงภาพตัดขวางของมอเตอร์พร้อมโรเตอร์แกนฝืนแบบแปรผัน.
หลักการทำงานพื้นฐานของสเต็ปเปอร์มอเตอร์คือ: เฟสของสเตเตอร์ตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไปถูกรวมพลัง, กระแสที่ไหลผ่านขดลวดจะทำให้เกิดสนามแม่เหล็ก, และโรเตอร์จะอยู่ในแนวเดียวกับสนามแม่เหล็ก; การส่งกระแสไฟไปยังเฟสต่างๆ ตามลำดับ, โรเตอร์จะหมุนตามมุมที่กำหนดและไปถึงตำแหน่งที่ต้องการในที่สุด.
รูป 2 แสดงให้เห็นว่ามันทำงานอย่างไร. อันดับแรก, คอยล์ A ได้รับพลังงานและสร้างสนามแม่เหล็ก, โดยที่โรเตอร์อยู่ในแนวเดียวกัน; หลังจากที่คอยล์ B ได้รับพลังงานแล้ว, โรเตอร์จะหมุนตามเข็มนาฬิกา 60° เพื่อให้สอดคล้องกับสนามแม่เหล็กใหม่; สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นเมื่อเปิดคอยล์ C. สีของฟันสเตเตอร์ในรูปด้านล่างบ่งบอกถึงทิศทางของสนามแม่เหล็กที่เกิดจากขดลวดสเตเตอร์.
ประเภทและโครงสร้างของสเต็ปเปอร์มอเตอร์
ประสิทธิภาพของสเต็ปเปอร์มอเตอร์ (ไม่ว่าจะเป็นความละเอียด/ขั้นตอน, ความเร็วหรือแรงบิด) ได้รับผลกระทบจากรายละเอียดการก่อสร้าง, และในเวลาเดียวกัน, รายละเอียดเหล่านี้อาจส่งผลต่อวิธีการควบคุมมอเตอร์ด้วย. ในความเป็นจริง, สเต็ปเปอร์มอเตอร์บางตัวไม่ได้มีโครงสร้างภายในเหมือนกัน (หรือการก่อสร้าง), เนื่องจากมอเตอร์ที่ต่างกันมีการกำหนดค่าโรเตอร์และสเตเตอร์ที่แตกต่างกัน.
โรเตอร์
โดยทั่วไปสเต็ปเปอร์มอเตอร์มีโรเตอร์สามประเภท:
- โรเตอร์แม่เหล็กถาวร: โรเตอร์เป็นแม่เหล็กถาวร, สอดคล้องกับสนามแม่เหล็กที่เกิดจากวงจรสเตเตอร์. โรเตอร์นี้รับประกันแรงบิดที่ดีและมีแรงบิดในการเบรก. ซึ่งหมายความว่าไม่ว่าขดลวดจะมีพลังงานหรือไม่ก็ตาม, มอเตอร์สามารถต้านทานได้ (ถึงแม้จะไม่แรงมากก็ตาม) การเปลี่ยนแปลงตำแหน่ง. อย่างไรก็ตาม, เมื่อเทียบกับโรเตอร์ประเภทอื่นๆ, ข้อเสียคือทั้งความเร็วและความละเอียดต่ำกว่า. รูป 3 แสดงภาพตัดขวางของสเต็ปเปอร์มอเตอร์แม่เหล็กถาวร.
- โรเตอร์ฝืนแบบแปรผัน: โรเตอร์ทำจากแกนเหล็กและมีรูปร่างพิเศษที่สามารถจัดแนวกับสนามแม่เหล็กได้ (ดูตัวเลข 1 และ 2). โรเตอร์นี้ง่ายกว่าเพื่อให้ได้ความเร็วสูงและความละเอียดสูง, แต่แรงบิดที่เกิดขึ้นโดยทั่วไปจะต่ำกว่าและไม่มีแรงบิดในการเบรก.
- โรเตอร์ไฮบริด: โรเตอร์นี้มีโครงสร้างพิเศษ, มันเป็นลูกผสมของแม่เหล็กถาวรและโรเตอร์ฝืนแบบแปรผัน. มีฝาปิดแม่เหล็กที่มีแกนแม่เหล็กสองตัวอยู่บนโรเตอร์, และมีฟันซี่เล็กสลับกันบนฝาแม่เหล็ก. การกำหนดค่านี้ทำให้มอเตอร์มีข้อดีของทั้งแม่เหล็กถาวรและโรเตอร์แบบฝืนแปรผัน, โดยเฉพาะที่มีความละเอียดสูง, ความเร็วสูงและแรงบิดสูง. แน่นอน, ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพที่สูงขึ้นหมายถึงโครงสร้างที่ซับซ้อนมากขึ้นและต้นทุนที่สูงขึ้น. รูป 3 แสดงแผนผังอย่างง่ายของโครงสร้างมอเตอร์นี้. เมื่อคอยล์ A ได้รับพลังงาน, ฟันซี่เล็กๆ ของฝาครอบแม่เหล็กโรเตอร์ N อยู่ในแนวเดียวกับฟันสเตเตอร์ของแม่เหล็ก S. ในเวลาเดียวกัน, เนื่องจากโครงสร้างของโรเตอร์, ฝาครอบแม่เหล็กของโรเตอร์ S อยู่ในแนวเดียวกับฟันสเตเตอร์ของการแม่เหล็ก N. แม้ว่าหลักการทำงานของสเต็ปเปอร์มอเตอร์จะเหมือนกันก็ตาม, โครงสร้างของมอเตอร์จริงมีความซับซ้อนมากขึ้น, และจำนวนฟันมีมากกว่าที่เห็นในรูป. ฟันจำนวนมากทำให้มอเตอร์มีมุมก้าวที่เล็กมาก, เล็กเพียง 0.9°.
สเตเตอร์
สเตเตอร์เป็นส่วนหนึ่งของมอเตอร์ที่รับผิดชอบในการสร้างสนามแม่เหล็กซึ่งโรเตอร์อยู่ในแนวเดียวกัน. ลักษณะสำคัญของวงจรสเตเตอร์สัมพันธ์กับหมายเลขเฟส, หมายเลขขั้วและการกำหนดค่าสายไฟ. จำนวนเฟสคือจำนวนขดลวดอิสระ, และจำนวนเสาแสดงถึงฟันคู่หลักที่แต่ละเฟสครอบครอง. สเต็ปเปอร์มอเตอร์แบบสองเฟสมักใช้กันมากที่สุด, ในขณะที่มอเตอร์สามเฟสและห้าเฟสมีการใช้กันน้อยกว่า (ดูตัวเลข 5 และ 6).
คุณสมบัติของสเต็ปเปอร์มอเตอร์
- การควบคุมที่แม่นยำ: สเต็ปเปอร์มอเตอร์สามารถควบคุมมุมและความเร็วได้อย่างแม่นยำ.
- ไม่ต้องการคำติชม: เนื่องจากหลักการทำงานของพวกเขา, สเต็ปเปอร์มอเตอร์ มักจะไม่ต้องการระบบตอบรับตำแหน่ง.
- ง่ายต่อการควบคุม: สเต็ปเปอร์มอเตอร์สามารถควบคุมผ่านสัญญาณพัลส์ธรรมดา.
- แรงบิดสูงที่ความเร็วต่ำ: ที่ความเร็วต่ำ, สเต็ปเปอร์มอเตอร์สามารถให้แรงบิดขนาดใหญ่ได้.
การประยุกต์ใช้สเต็ปเปอร์มอเตอร์
สเต็ปเปอร์มอเตอร์ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ, รวมถึงแต่ไม่จำกัดเพียง:
- เครื่องจักรอัตโนมัติ: เพื่อการควบคุมตำแหน่งของแขนกลได้อย่างแม่นยำ.
- เครื่องพิมพ์และเครื่องสแกน: เพื่อควบคุมการเคลื่อนที่ของหัวพิมพ์และหัวสแกน.
- วิทยาการหุ่นยนต์: สำหรับควบคุมการเคลื่อนไหวของข้อต่อหุ่นยนต์.
- อุปกรณ์การแพทย์: ในอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่มีความแม่นยำบางชนิดเพื่อควบคุมการเคลื่อนที่ของส่วนประกอบอย่างแม่นยำ.
วิธีการเลือกสเต็ปเปอร์มอเตอร์?
เมื่อไร การเลือกมอเตอร์สเต็ปเปอร์, พิจารณาปัจจัยต่อไปนี้:
- ข้อกำหนดแรงบิด: เลือกแรงบิดที่เหมาะสมโดยพิจารณาจากข้อกำหนดด้านโหลดและความเร็วของการใช้งาน.
- มุมขั้นตอน: ยิ่งมุมก้าวเล็กลง, ยิ่งความละเอียดของมอเตอร์สูงเท่าไร, และการควบคุมที่ละเอียดยิ่งขึ้น.
- ความเร็ว: เลือกช่วงความเร็วที่เหมาะสมตามความต้องการใช้งาน.
- ขนาดและรูปร่าง: เลือกขนาดมอเตอร์ที่เหมาะสมตามพื้นที่การติดตั้งและข้อกำหนดการออกแบบ.
บทสรุป
สเต็ปเปอร์มอเตอร์ มีความหลากหลายและเหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการการควบคุมที่แม่นยำ. โดยการแนะนำครั้งนี้, ผู้เริ่มต้นควรมีความเข้าใจพื้นฐานเกี่ยวกับสเต็ปเปอร์มอเตอร์ และสามารถเริ่มสำรวจศักยภาพในการใช้งานต่างๆ ได้. ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่อง, ช่วงการใช้งานของสเต็ปเปอร์มอเตอร์ก็ขยายตัวอย่างต่อเนื่องเช่นกัน, ให้การสนับสนุนอย่างมากสำหรับระบบอัตโนมัติสมัยใหม่และการควบคุมที่แม่นยำ.
บริษัท กรีนสกี้ พาวเวอร์, จำกัด. เป็นผู้ผลิตมืออาชีพในการวิจัย, การพัฒนา, การผลิต, ขายสเต็ปมอเตอร์.
หากคุณกำลังค้นหา Stepper Motor สำหรับโครงการของคุณ, โปรดติดต่อทีมขายของเรา.
