Motor stepper (atau motor langkah) adalah motor listrik DC tanpa sikat yang membagi rotasi penuh menjadi sejumlah langkah yang sama. Posisi motor kemudian dapat diperintahkan untuk bergerak dan menahan pada salah satu langkah ini tanpa sensor umpan balik (pengontrol loop terbuka), selama motor berukuran hati-hati untuk aplikasi.
Motor keengganan beralih adalah motor loncatan yang sangat besar dengan jumlah kutub yang berkurang, dan umumnya lingkaran tertutup commutated.
Dasar-dasar operasi
DC sikat motor berputar terus menerus ketika tegangan diterapkan ke terminal mereka. Motor Stepper, di sisi lain, secara efektif memiliki beberapa elektromagnet "bergigi" yang disusun di sekitar sepotong besi berbentuk gigi pusat. Elektromagnet diberi energi oleh rangkaian kontrol eksternal, seperti mikrokontroler. Untuk membuat putaran poros motor, pertama, satu elektromagnet diberi daya, yang secara magnetis menarik gigi gigi. Ketika gigi gigi sejajar dengan elektromagnet pertama, mereka sedikit diimbangi dari elektromagnet berikutnya. Jadi ketika elektromagnet berikutnya dihidupkan dan yang pertama dimatikan, roda gigi berputar sedikit untuk menyelaraskan dengan yang berikutnya, dan dari sana proses diulang. Masing-masing rotasi tersebut disebut "langkah", dengan bilangan bulat jumlah langkah membuat rotasi penuh. Dengan cara itu, motor dapat diputar oleh sudut yang tepat.
Jenis
Ada empat jenis utama motor stepper:
1:
Stepper magnet permanen (dapat dibagi menjadi 'timah-can' dan 'hibrid', timah-dapat menjadi produk yang lebih murah, dan hibrida dengan bantalan kualitas yang lebih tinggi, sudut langkah yang lebih kecil, kepadatan daya yang lebih tinggi)
2:
Stepper sinkron hibrida
3:
Stepper keengganan variabel
4:
Motor stepper tipe Lavet
Motor magnet permanen menggunakan magnet permanen (PM) di rotor dan beroperasi pada daya tarik atau tolakan antara PM rotor dan elektromagnet stator. Motor keengganan variabel (VR) memiliki rotor besi polos dan beroperasi berdasarkan prinsip bahwa keengganan minimum terjadi dengan celah minimum, maka titik rotor tertarik ke arah kutub magnet stator. Motor stepper hibrida diberi nama karena mereka menggunakan kombinasi PM dan teknik VR untuk mencapai daya maksimum dalam ukuran paket kecil.
Motor stepper dua fase
Ada dua pengaturan belitan dasar untuk kumparan elektromagnetik dalam motor stepper dua fase: bipolar dan unipolar.
Motor Unipolar
Motor stepper unipolar memiliki satu belitan dengan keran tengah per fase. Setiap bagian gulungan dinyalakan untuk setiap arah medan magnet. Karena dalam pengaturan ini kutub magnet dapat dibalik tanpa beralih Arah arus, sirkuit pergantian dapat dibuat sangat sederhana (misalnya, transistor tunggal) untuk setiap gulungan. Biasanya, mengingat fase, keran pusat setiap gulungan dibuat umum: memberikan tiga lead per fase dan enam lead untuk motor dua fase yang khas. Seringkali, kedua fase ini bergabung secara internal, jadi motor hanya memiliki lima lead.
Pengendali motor mikrokontroler atau stepper dapat digunakan untuk mengaktifkan transistor penggerak dalam urutan yang benar, dan kemudahan operasi ini membuat motor unipolar populer dengan penggemar; mereka mungkin cara termurah untuk mendapatkan gerakan sudut yang tepat.
Kumparan motor stepper Unipolar
(Untuk eksperimen, gulungan dapat diidentifikasi dengan menyentuh kabel terminal bersama-sama di Motor PM. Jika terminal koil terhubung, poros menjadi lebih sulit untuk diputar. Salah satu cara untuk membedakan keran Tengah (kawat umum) dari kawat ujung koil adalah dengan mengukur resistansi. Resistansi antara kawat biasa dan kawat koil selalu setengah dari apa itu antara kabel koil dan koil. Hal ini karena ada dua kali panjang kumparan antara ujung dan hanya setengah dari pusat (kawat umum) sampai akhir.) Cara cepat untuk menentukan apakah motor stepper bekerja adalah dengan korsleting setiap dua pasang dan mencoba memutar poros, setiap kali resistensi yang lebih tinggi dari normal dirasakan, ini menunjukkan bahwa sirkuit ke belitan tertentu ditutup dan bahwa fase bekerja.
Motor Bipolar
Motor Bipolar memiliki gulungan tunggal per fase. Arus dalam belitan perlu dibalik untuk membalikkan kutub magnet, sehingga rangkaian penggerak harus lebih rumit, biasanya dengan pengaturan h-bridge (namun ada beberapa Chip pengemudi di luar rak yang tersedia untuk membuat ini urusan sederhana). Ada dua lead per fase, tidak ada yang umum.
Efek gesekan statis menggunakan h-bridge telah diamati dengan topologi penggerak tertentu.[2]
Dithering sinyal stepper pada frekuensi yang lebih tinggi dari motor dapat merespon akan mengurangi efek "gesekan statis" ini.
Karena gulungan lebih baik dimanfaatkan, mereka lebih kuat daripada motor unipolar dengan berat yang sama. Hal ini disebabkan ruang fisik yang ditempati oleh gulungan. Motor unipolar memiliki dua kali jumlah kawat di ruang yang sama, tetapi hanya setengah yang digunakan pada setiap titik waktu, oleh karena itu 50% efisien (atau sekitar 70% dari keluaran torsi yang tersedia). Meskipun motor stepper bipolar lebih rumit untuk dikendarai, kelimpahan Chip pengemudi berarti ini jauh lebih sulit untuk dicapai.
Stepper motors dengan hitungan fase lebih tinggi
Motor stepper multi-fase dengan banyak fase cenderung memiliki tingkat getaran yang jauh lebih rendah,[3] meskipun biaya pembuatannya lebih tinggi. Motor ini cenderung disebut 'hibrid' dan memiliki bagian mesin yang lebih mahal, tetapi juga bantalan kualitas yang lebih tinggi. Meskipun mereka lebih mahal, mereka memiliki kepadatan daya yang lebih tinggi dan dengan elektronik drive yang sesuai sebenarnya lebih cocok untuk aplikasi [rujukan?]. Printer komputer dapat menggunakan desain hibrida.
Sirkuit driver motor Stepper
Kinerja motor Stepper sangat tergantung pada sirkuit penggerak. Kurva torsi dapat diperpanjang ke kecepatan yang lebih besar jika kutub stator dapat dibalik lebih cepat, faktor pembatas adalah induktansi berliku. Untuk mengatasi induktansi dan mengganti gulungan dengan cepat, seseorang harus meningkatkan tegangan penggerak. Hal ini mengarah lebih jauh ke perlunya membatasi arus yang tegangan tinggi ini mungkin menginduksi.
Microstepping
Apa yang biasa disebut sebagai microstepping sering "sinus cosinus microstepping" di mana arus berliku mendekati bentuk gelombang AC sinusoidal. Sinus cosinus microstepping adalah bentuk yang paling umum, tetapi bentuk gelombang lainnya dapat digunakan.[4] terlepas dari bentuk gelombang yang digunakan, karena langkah mikro menjadi lebih kecil, operasi motor menjadi lebih halus, sehingga sangat mengurangi resonansi di bagian mana pun yang dapat dihubungkan ke motor, serta motornya sendiri. Resolusi akan dibatasi oleh stiction mekanis, reaksi balik, dan sumber kesalahan lainnya antara motor dan perangkat akhir. Gigi reducer dapat digunakan untuk meningkatkan resolusi posisi.
Pengulangan ukuran langkah adalah fitur motor langkah penting dan alasan mendasar untuk penggunaannya dalam posisi.
