دانلود پاورپوینت آشنایی با موتور پله ای و بررسی  مشخصه های اساسی آن‌ها

Stepper Motorsموتورهای پله ای

عنوان های پاورپوینت  : 

آشنایی با موتور پله ای و بررسی  مشخصه های اساسی آن‌ها

Stepper Motorsموتورهای پله ای

موتور پله ای چیست و مشخصه های اساسی آن کدامند؟

مزایای موتور پله ای:

معایب موتور پله ای:

انواع موتور های پله ای

رلوکتانس متغیر VARIABLE RELUCTANCE

آهنربای دایمی PERMANENT MAGNET

HYBRID هیبرید

سیم پیچی موتورMOTOR WINDINGS

سیم پیچی تک رشته ای UNIFILAR

سیم پیچی دو رشته ایBIFILAR

STEP MODES مد های پله

Full Step

Half Step

Micro Step

ملاحظات طراحیdesign consideration

اندوکتانس Inductance

ارتباطات سری و موازی

ولتاژ درایور

سختی موتور

گرمای موتور

سیستم درایو

توالی ساز منطقی

کنترلر ورودی

انواع توالی سازها

استفاده از یک ریزپردازنده

برنامه ای برای درایو با استفاده از Z80

انواع درایور

Unipolarدرایور

درایور Bipolar Chopper

درایور R/L

حذف کننده دیودی

حذف کننده دیود – مقاومت

حذف کننده دیود زنر

حذف کننده خازنی

کاربرد موتورهای پله ای

چاپگر

رسام های گراف

درایو های دیسک سخت

ماشین های فاکس

 

 

---

قسمت ها و تکه های اتفاقی از فایل

 

توالی ساز منطقی

هنگامیکه یک پالس فرمان پله به توالی ساز منطقی اعمال می شود، حالات ترمینال های خروجی تغییر می کند تا درایور، موتور را طوری کنترل کند که موتور به اندازه یک زاویه پله در جهت فرمان داده شده بچرخد.

جهت چرخش از حالت منطقی در ورودی direction مشخص می شود.

به طور مثال سطح H برای جهت ساعتگرد و سطح L برای جهت پاد ساعتگرد می باشد.

در برخی کاربردها توالی ساز منطقی تک جهته می باشد و هیچ ترمینال سیگنال جهتی ندارد.

کنترلر ورودی

وقتی حرکت با دو یا چند پله انجام می شود، یک قطار پالس مناسب لازم است تا قبل از توالی ساز منطقی قرار گیرد.

این مدار منطقی که قطار پالس را ایجاد می کند کنترلر ورودی نامیده می شود.

در کاربردهای پیچیده، کار کنترلر ورودی توسط یک ریزپردازنده انجام می شود که قطار پالسی را برای افزایش سرعت، کاهش سرعت، چرخش  در موتور به صورت کارا و قابل اطمینان تولید می کند.

انواع توالی سازها

دو نوع ساده از این توالی ساز را می توان تنها با دو JK-FF برای حالت تک جهته ساخت.

اگر Q1 در سطح H باشد،سیم پیچی Ph A تحریک شده است.

اگر Q1 در سطح L باشد، سیم پیچی Ph A تحریک نشده است.

مدارهای a,b از جهت ترتیب تحریک مخالف هم هستند.

جهت مدار a ساعتگرد و مدار b پادساعتگرد.

شکل 15یک توالی ساز دو جهته را برای روش دو فاز در تحریک نشان می دهد.و شامل دو بخش سوئیچینگ و جهت است.

به ازای فرمان جهت سطح H ، C=Ph A و به ازای فرمان جهت سطح L ،

C=Ph notA می شود.

استفاده از یک ریزپردازنده

از یک ریزپردازنده می توان برای تولید هر نوع از توالی با استفاده از نرم افزار استفاده کرد.

شکل شماره 16 سیستمی است که از یک ریزپردازنده Z80 استفاده می کند.

در این سیستم دستورات پله و جهت به جای اعمال یک قطار پالس، در برنامه ای در حافظه ثبت شده اند.

یک پورت خروجی که آدرس آن در اینجا 0FDH می باشد، برای فرستادن سیگنال های سوئیچینگ مورد استفاده قرار گرفته است.

استفاده از یک ریزپردازنده به عنوان توالی ساز منطقی و اتصال بین بیت های پورت خروجی و ترانزیستوزها

استفاده از 4 بیت کم ارزش تر برای درایو 4 ترانزیستور در یک موتور هیبرید دو فاز

برنامه ای برای درایو با استفاده از Z80

;******Initialization******

ORG 8000H; شروع می کند 8000h برنامه را از آدرس

LD B,01H; بار می کند B اولین داده تحریک را در

LD  C,0FDH ; بار می کند C پورت خروجی را در

OUT(C),B; موتور را با خروجی قرار دادن پورت

0FD تحریک می کند

LDE,200;داده زمان 200

CALL TIMER

LD E,1; 100 Hz نرخ پله

;****Continuous Drive of Motor****

LOOP1: CALL    STP4L ; کارکرد را فرا می خواند. 4 فاز تمام پله

OUT (C),B;موتور را با دادن فرمان جدید حالت تحریک می چرخاند

CALL TIMER;زیر برنامه تایمر را فرا می خواند

JP LOOP1

;****TIMER Subroutine****

TIMER: PUSH BC

PUSH    DE

LOOP2: LD D,60

LOOP3: LD B,46

LOOP4: DEC B

JPNZ,LOOP4

DECD

JPNZ,LOOP3

DEC E

JPNZ,LOOP5

POPDE

POPBC

RET

LOOP5:LD D,4

NOP

NOP

LOOP6:DEC D

JPNZ,LOOP6

JPLOOP2

;****Function Subroutine****

STP4L:RLC B ;چهار فاز چپ

RET

STP4R:RRC B  ;چهار فاز راست

RET

انواع درایور

برای کاربرد های صنعتی اساسا سه نوع تکنولوژی درایور وجود دارد.

همه درایورها برای تبدیل پله و سیگنال جهت که ازIndexer می آید به یک پالس الکتریکی به موتور از یک Translator استفاده می کنند.

اختلاف اساسی در روش تحریک سیم پیچ موتور است.

مداری که سیم پیچ موتور را تحریک می کند Switch Set نامیده میشود.

انواع درایور های موتور عبارتند از:

Unipolar

Bipolar

R/L

Unipolarدرایور

نام Unipolar از این واقعیت سرچشمه می گیرد که جریان، محدود به حرکت در یک جهت است.

مدار Switch Set درایور Unipolar ، ساده و کم هزینه است.

مشکل استفاده از مدار Unipolar قابلیت محدود  برای تحریک تمامی سیم پیج ها در یک زمان است.در نتیجه مقدار گشتاور تا حدود 40% در مقایسه با دیگر تکنولوژی های درایور کاهش می یابد.

این درایور ها برای کاربردهایی که سرعت پله پائینی دارند مناسب است.

درایور Bipolar Chopper

این مدار پرمصرف ترین درایور در کاربردهای صنعتی است.

با اینکه طراحی سیستم های موتور پله ای با درایور Chopper Bipolar بسیار پر هزینه می باشد اما باعث می شوند این سیستم ها کارایی و راندمان بسیار بالایی دارند.

به جای استفاده از دو منبع تغذیه،درایور Bipolar Chopper از یک مجموعه Switching Transistor اضافی استفاده می کند.

این درایورها از یک پل 4 ترانزیستوری به همراه دیود و یک مقاومت ساخته شده اند که از آنها برای نگهداری ولتاژ فیدبک متناسب با جریان موتور استفاده می شود.

سیم پیچ موتورهایی که از درایورChopper Bipolar استفاده می کنند با روشن شدن یک  مجموعه از Switching Transistor ها به طور  کامل تحریک می شوند.

مقاومت، افزایش جریان را تا جایی کنترل می کند که به سطح مورد نیاز برسد.

در این لحظه Switching Transistor های بالایی باز می شوند و جریان در سیم پیچ موتور توسط سوئیچ ترانزیستورهای پایین و دیود حفظ می شود.

با گذشت زمان ، مادامیکه موتور به وضعیت از پیش تعیین شده برسد، جریان کاهش می یابد و در این زمان پروسه پایان می یابد.

این اثر جدا کردن منبع باعث می شود که همواره مقدار صحیحی از جریان و ولتاژ در موتور باشد.

درایور R/L

این نوع درایور با توجه به استاندارد های امروزه یک تکنولوژی قدیمی است. اما هنوز در بعضی کاربردهای با توان پایین وجود دارد.زیرا بسیار ساده و کم هزینه هستند.

اشکال این درایور آنست که تقریبا 10 برابر مقدار جریانی که موتور برای داشتن سرعت مناسب و فعالیت مفید نیاز دارد ، مصرف می کند.

این مساله باعث می شود که مقدار گرمای زیادی تولید شود.

برای راه اندازی مدار از منبع تغذیه DC استفاده میشود.

سیگنال های خروجی یک توالی ساز منطقی به ترمیتال های ورودی این درایور منتقل می شود که بوسیله آنon/off  بودن سیم پیچی های موتور کنترل می شود.

هنگامیکه ترانزیستو شکل 21 قطع می شود، یک ولتاژ بالا ناشی از L(di/dt) بوجود می آید و این ولتاژ به ترانزیستور آسیب می رساند.

روش های مختلفی برای جلوگیری از این ولتاژ ضربه ای و محافظت از مدار وجود دارد:

حذف کننده های دیودی

حذف کننده دیود – مقاومتی

حذف کننده دیود زنر

حذف کننده خازنی

حذف کننده دیودی

اگر دیودی به صورت موازی با سیم پیچی قرار داده شود، جریان بعد از خاموش شدن ترانزیستور جاری می شود و جریان به مرور زمان از بین خواهد رفت.

در این طرح به هنگام خاموش شدن ترانزیستور تغییر بزرگی در جریان بوجود نمی آید.

این روش ساده است اما مشکل این است که جریان مدت زمان قابل توجهی باقی میماند و یک گشتاور ترمز کننده بوجود می آورد.

حذف کننده دیود – مقاومت

یک مقاومت با دیود سری شده است تا جریان را به سرعت میرا کند.

یک مقاومت بزرگ RS برای از بین رفتن سریع جریان مورد نیاز است.اما این موضوع باعث پتانسیل کلکتور Vceبزرگتر میشود.

از اینرو به یک ترانزیستور ولتاژ بالا نیاز می باشد.

حذف کننده دیود زنر

دیودهای زنر اغلب به صورت سری با دیودهای معمولی به کار

می روند.

در مقایسه با دو مورد قبلی در این طرح جریان بعد از خاموش شدن ترانزیستور سریع تر از بین می رود.

بعلاوه مزیت این روش آنست که پتانسیل اعمال شده به کلکتور برابر با پتانسیل منبع به اضافه پتانسیل زنر و مستقل از جریان می باشد.این امر تعیین محدوده پتانسیل ماکزیمم کلکتور را آسان می کند.

حذف کننده خازنی

این طرح اغلب در موتورهای هیبرید استفاده می شود.

این خازن ها دو هدف را میسر می کند:

هنگامیکه ترانزیستوری خاموش می شود خازنی که به آن از طریق دیود متصل شده اند،جریان میرا شونده را از سیم پیچی جذب می کند تا از ترانزیستور محافظت کند.

کاربرد دیگر خازن به عنوان یک میرا کننده الکتریکی است.عمل میرا کردن نوسانات روتور برای ایجاد مکانیزمی است که انرژی جنبشی به گرمای ژول تبدیل شود.

کاربرد موتورهای پله ای

کاربردهای موتورهای پله ای با کنترل عددی ماشین های تولید آغاز شد و بعد ها به لوازم جانبی کامپیوتر و تجهیزات اداری انتقال یافت.

مهم ترین لوازم جانبی کامپیوتر که در آنها موتور پله ای به کار رفته است عبارتند از:

چاپگرها

رسام های گراف

درایو های دیسک سخت

ماشین های فاکس

چاپگر

چندین نوع از چاپگرها که در آنها موتورهای پله ای به منظورهای مختلفی به کار رفته اند، وجود دارد.

به طور مثال موتور های DC برای اسکنر های چند گوشه در چاپگر های لیزری

رسام های گراف

یک رسام گراف فشرده به نام X-Y ساخت دهه 80 است که سیستم درایو قلم به کار رفته در این رسام در سکل 26 نشان داده شده است.

درایو های دیسک سخت

در کامپیوترهای بزرگ انواع مختلفی از موتورها برای درایو دیسک به کار میرود

اما برای کامپیوترهای شخصی برای طراحی فشرده تر  از یک موتور DC استفاده می شود.

ماشین های فاکس

اصول اساسی یک ماشین فاکس در شکل 28 نشان داده شده است.

طرح قرار داده شده روی استوانه در جهت های عمودی و چرخش اسکن می شود.

موتورهای پله ای برای درایو استوانه و قلم به کار می رود.

 

 

30 تا 70 درصد پروژه | پاورپوینت | سمینار | طرح های کارآفرینی و  توجیهی |  پایان-نامه |  پی دی اف  مقاله ( کتاب ) | نقشه | پلان طراحی |  های آماده به صورت رایگان میباشد ( word | pdf | docx | doc )