استپ موتور آشنایی پله به پله با مفاهیم، قیمت و خرید انواع موتور پله ای (استپ موتور)
استپ موتور را با عنوان موتور پله‌ای معرفی می‌کنند. در این موتور هر دور چرخش شفت به بخش‌های مساوی با عنوان پله و یا استپ تقسیم شده است. عملکرد این موتورها بر پایه اعمال جریان الکتریکی بر سیم پیچ‌های جداگانه در آن است. هر استپ موتور دارای دو قسمت اصلی به نام روتور و استاتور است. به سیم‌پیچ های موجود در استاتور فاز می گویند، بنابراین استپ موتور دو فاز، دارای دو گروه سیم‌پیچ است که در قسمت داخلی به هم متصل شده‌اند که به آن استپ موتور 4 سیمه نیز می گویند. با افزایش فاز (تعداد سیم پیچ ها) سرعت، دقت و قیمت استپر موتور افزایش پیدا می کند. جزء دیگر در ساختار استپ موتور، روتور نام دارد که با توجه به گشتاور استپ موتور، تعداد طبقات آن مشخص میشود. هرچه تعداد طبقات بیشتر باشند، گشتاور نیز بیشتر خواهد بود. تغییر فاز (تعداد سیم پیچ ها)، تعداد طبقات،گام، سرعت و دقت، منجر به پدید آمدن انواع استپ موتورها خواهد شد که ویژگی ها، کاربردها و قیمت های متفاوتی خواهند داشت. در جدول زیر به بررسی انواع استپ موتورها پرداخته شده است.
جدول استپ موتور| انواع استپ موتور | برند | سایز فلنج | گشتاور | قطر شفت خروجی | قیمت |
|---|
| دوفاز | آرتلیجنت | 42، 57، 86، 110 | از 6 تا 280 کیلوگرم سانتیمتر | 19 – 15/8 – 14 – 12/7 – 8 – 5 میلیمتر | از 1.200.000 تا 15.500.000 تومان |
| لیدشاین | 20، 28، 35، 39، 42، 57، 60، 86، 110 | از 0.5 تا 280 کیلوگرم سانتیمتر | 19 – 15/8 – 14 – 12/7 – 9/5 – 8 – 6/3 – 5 – 4/5 – 4 میلیمتر | از 1.500.000 تا 21.000.000 تومان |
| سه فاز | آرتلیجنت | 57، 86 | از 9 تا 70 کیلوگرم سانتیمتر | 14–12–8 میلیمتر | از 1.600.000 تا 8.200.000 تومان |
| لیدشاین | 57، 86 | از 9 تا 68 کیلوگرم سانتیمتر | 19 – 14 – 12 – 8 – 6/3 میلیمتر | از 2.500.000 تا 11.500.000 تومان |
| پنج فاز | اتونیکس | 60، 80 | از 8 تا 200 کیلوگرم سانتیمتر | 37 – 24 میلیمتر | از 5.500.000 تا 15.500.000 تومان |
انکودر دار | آرتلیجنت | 86 | از 85 تا 120 کیلوگرم سانتیمتر | 14 میلیمتر | از 6.900.000 تا 8.500.000 تومان | | لیدشاین | 57، 60، 86، 110 | از 9 تا 120 کیلوگرم سانتیمتر | 19 – 14 – 8 میلیمتر | از 7.200.000 تا 30.000.000 تومان |
| ترمز دار | لیدشاین | 30، 57، 86 | از 13 تا 85 کیلوگرم سانتیمتر | 14 – 12/7 – 8 – 6/3 میلیمتر | از 13.700.000 تا 17.700.000 تومان |
| دارای شفت پشت | لیدشاین | 42، 57، 60، 86 | از 6 تا 85 کیلوگرم سانتیمتر | 12/7 – 8 – 6/3 – 5 میلیمتر | از 2.700.000 تا 9.300.000 تومان |
| گیربکس دار | اتونیکس | 60، 80 | از 35 تا 200 کیلوگرم سانتیمتر | 37 – 24 میلیمتر | از 5.500.000 تا 15.000.000 تومان |
| ضد آب | لیدشاین | 57، 86 | از 13 تا 85 کیلوگرم سانتیمتر | 12/7 – 8 – 6/3 میلیمتر | از 6.500.000 تا 12.700.000 تومان |
خرید استپر موتور از ماناموتور
فروشگاه اینترنتی ماناموتور سعی می کند با عرضه و فروش استپ موتور، با برندهای مختلف چینی، کره ای و... با تنوع، کیفیت و قیمت مناسب، خرید لذت بخشی را برای صنعتگر ایرانی خلق نماید. مزیت مهم خرید اینترنتی، آن است که می توانید با مقایسه مشخصات فنی و قیمت برندهای مختلف، بر حسب پروژه مد نظر و امکانات و محدودیت های آن، اقدام به خرید استپر موتور صنعتی نمایید.
در کنار تمامی موارد گفته شده شما عزیزان می توانید با در مقایسه بسیاری از برندهای با کیفیت و مطرح جهانی مثل :
بهترین محصول را با توجه به سلیقه و بودجه خود انتخاب کنید.
بنابراین می توانید با خیالی آسوده و با به کارگیری فیلترهای ارائه شده در این فروشگاه، محصول مناسب خود را پیدا کرده و با قیمت روز خریداری کنید. برای انتخاب یک موتور پله ای متناسب با پروژه خود ابتدا باید بدانیم به چه دقتی نیاز داریم. همچنین باید با توجه به مقدار باری که قرار است جابه جا شود و سرعت حرکت بار، گشتاور و توان مورد نیاز را محاسبه کنیم.
در هنگام خرید باید به نکات بسیار کلیدی مانند شرایط محیطی، طول عمر و تعمیر و نگهداری استپر موتور توجه کرد. طول عمر یک موتور پله ای به طور متوسط ۱۰۰۰۰ ساعت کار است که با در نظر گرفتن شیفت 8 ساعت در روز این عدد تقریبا معادل با 3/5 سال است. طول عمر آن ممکن است با توجه به کاربرد کاربر و اینکه استپر موتور چقدر قوی است تغییر کند.
مشاوره فنی و قیمت استپ موتور
ماناموتور به طور تخصصی در زمینه فروش استپ موتور صنعتی فعالیت دارد. اگر قصد خرید استپر موتور صنعتی دارید اما نمی دانید کدام یک از مدل های آن برای پروژه شما مناسب است، ماناموتور به شما در زمینه خرید و انتخاب کمک می کند.
کسب مشاوره فنی برای خرید استپر موتور Nema23, Nema17 و...، مانند خرید هر نوع کالای صنعتی دیگر، می تواند از تحمیل هزینه های خرید محصول نامناسب و همچنین هزینه های مربوط به سعی و خطاهای اجتناب ناپذیر آن جلوگیری نماید. شما می توانید در فروشگاه اینترنتی ماناموتور طیف وسیعی از استپ موتور و درایور متناسب با نیاز خود را بیابید، با مراجعه به لیست قیمت استپر موتور از قیمت های به روز آن آگاه شوید ، در صفحه ای که برای کاتالوگ در سایت در نظر گرفته شده ، کاتالوگ آن را مطالعه کرده و به خرید استپر موتور و درایور استپ موتور مورد نیاز خود بپردازید.
شرکت ماناموتور با حضور در نمایشگاه صنعت سال 1403، برای اولین بار برند آرتلیجنت (Rtelligent) را به بازار ایران معرفی نموده است. انواع استپ موتور آرتلیجنت و درایور استپ موتور آرتلیجنت در سایت ماناموتور ارائه شده است. ویدئو زیر به استقبال بی نظیر صنعتگران و علاقه مندان این حوزه از این برند در نمایشگاه صنعت پرداخته است. برای بررسی قیمت استپر موتور آرتلیجنت می‌توانید از خدمات فنی و مهندسی سایت ماناموتور، نمایندگی آرتلیجنت در ایران استفاده کنید.
انواع استپ موتور دو فاز، سه فاز ، پنج فاز
این موتور ها از لحاظ ساختار به:
تقسیم بندی می شود.
استپ موتور دو فاز چیست؟
در استپ موتورهای دو فاز، استاتور ۸ قطب اصلی، یعنی ۴ قطب به ازای هر فاز دارد. منظور از "2 فاز"، دو مرحله ای بودن حرکت استپ موتور می باشد یعنی سیم پیچ ها به صورتی قرار گرفته اند که درایور استپ موتور 2 فاز کار کند. روتور در استپ موتور دو فاز دارای 50 دندانه است و در نتیجه ۱٫۴ گام دندانه حرکت میکند. برخی استپ موتورهای 2 قطبی 2 فاز، دارای استاتور 4 قطبی هستند.
استپ موتورهای دو فاز به نسبت بقیه انواع استپ موتور در بازار از قیمت و دقت پایین تر و موجودی بیشتری برخوردار می باشند. برای همین در بیشتر دستگاه های صنعتی استفاده می شوند. استپ موتورهای دو فاز با درایور معمولی (Full/Half) لرزش زیادی دارند و می بایست برای حذف لرزش آنها از روشهای مکانیکی استفاده نمود. گام پیشفرض این استپ موتورها یا 1.8 درجه و یا 0.9 درجه می باشد که با کمک میکرو استپ های درایور میتواند جایی بین این زاویه ها هم قرار گیرد در واقع استپر موتور دو فاز بعد از چرخش یک دور کامل، ۲۰۰ گام (استپ) را طی میکند. مطابق تصویر زیر، استاتور در استپ موتور دو فاز از هشت قطب مغناطیسی با دندانه های کوچک ساخته شده است.
زاویه دوران استاتور استپ موتورهای دو فاز در هر گام 1.8 درجه است و در مقایسه با استپ موتورهای سه فاز و 5 فاز عدد بزرگتری را نشان می دهد بدین ترتیب بدیهی است که میزان ارتعاش استپ موتور 2 فاز بیشتر از استپ موتور سه فاز و 5 فاز باشد. تصویر زیر مقایسه میزان ارتعاش استپ موتور دو فاز و 5 فاز را نشان می دهد.
این نوع از استپر موتورها اگر در حالت فول استپ باشند گشتاور بالایی ایجاد می کنند و همچنین درایورهای ارزانتری هم دارند. همچنین توجه داشته باشید که برای راه اندازی استپ موتورهای 2 فاز حتما نیاز به درایور دو فاز می باشد و نوع پالس های خروجی درایورهای 3 و 5 فاز متفاوت است.
خرید استپ موتور دو فاز
استپ موتورهای دو فاز همگی دارای 8 سیم هستند، پس چرا در بازار استپ موتورهای دوفاز 4 سیم و 6 سیم هم یافت می شود؟
برای توضیح بیشتر به تصویر زیر توجه نمایید:
وقتی صحبت از استپ موتور 4 سیم و 6 سیم می شود در واقع این سیم ها به نحوهایی که در تصویر زیر نشان داده شده است به هم متصل می شوند. در واقع استپ موتورهای دو فاز 4 سیم، 6 سیم، یا 8 سیم هستند
- سیم بندی استپ موتور دو فاز 4 سیم
در استپ موتورهای 4 سیم ها دو تا سیم پیچ وجود دارد که دو به دو به هم راه می دهند و با مولتیمتر می شود این دو را پیدا کرد. روش دیگر این است که اگر سیمهای یک سیم پیچ رو به هم بزنیم، شفت موتور سفت تر می چرخد. درهر فاز، مثبت یا منفی دونستن هر سیم، اهمیتی ندارد و تغییر آنها فقط باعث تغییر جهت حرکت می شود.
استپر موتور دو فاز 4 سیمه در داخل خود موتور یا به صورت بای پلار(که معمولا هم به همین صورت است) و یا یونیپلار بسته شده است که باعث می شود که راه اندازی آن برای افراد آسانتر بوده و با تعداد سیم های کمتر این کار انجام شود. در واقع به نوعی این استپ موتورهای چهار سیمه ما را محدود تر کرده و سیم بندی آسانتری را در اختیار ما قرار می دهند.
- سیم بندی استپ موتور دو فاز 6 سیم
در استپ موتورهای دو فاز 6 سیم، هر فاز 3 سیم دارد و با مولتیمتر می شود پیدا کرد که کدامها با هم در یک فاز هستند. در هر فاز یک سر سیم مشترک وجود دارد. در 6 سیم ها می توانید سر مشترک را استفاده نکنید که در این صورت جریان کشی و سرعت بالاتری خواهید داشت. اگر بخواهید از یکی از سرهای اصلی و سر مشترک استفاده کنید، جریان کشی و سرعت حرکت کمتر، ولی نرم تری خواهید داشت. باید دقت کنید که سرسیم های استفاده نشده به هیچ جای دیگر و یا به همدیگر وصل نشده باشند، در صورت اتصال، باعث سوختن درایور خواهد شد.
- سیم بندی استپ موتور دو فاز 8 سیم
در مورد استپ موتورهای 8 سیم، پیدا کردن سرسیم ها قدری پیچیده است و بهتر است که به دیتاشیت محصول مراجعه شود. سیم بندی 8 سیم ها را می شود هم به صورت 5 سیم یونیپلار که مختص درایورهای خیلی قدیمی هست انجام داد، هم به صورت 4 سیم بایپلار (موازی) که آمپر بیشتری می کشد و برای سرعت ها و قدرتهای بالاتر مناسب است و هم 4 سیم بایپلار (سری) که آمپر کمتری می کشد و برای سرعتهای پایین تر مناسب است.
در راه اندازی استپ موتورهای 2 فاز به سه حالت:
- یونیپلار
- بایپلار موازی
- بایپلار سری
می توان آن را به درایور اتصال داد که هر یک مزایای خود را دارد، اما امروزه به خاطر محدودیت ها و مشکلات یونیپلار بسیار کم از آن استفاده می شود. یکی از این ایرادات لرزش زیاد و کاهش 70 درصدی گشتاور به نسبت بایپلار می باشد.
به خاطر جریان کشی بیشتر و گرمای زیاد در حالت موازی، معمولا پیشنهاد میشود که برای دورهای کمتر از 100 دور از سیم بندی بایپلار سری و از 150 دور به بالا از بای پلار موازی استفاده شود. در بازه 100 تا 150 دور هم بسته به شرایط می توان از هر کدام استفاده نمود.
قیمت و دیتاشیت استپر موتور دو فاز 4 سیم، 6 سیم و 8 سیم
استپ موتورهای دو فاز قیمت مناسب تری دارند و برای کاربردهایی با بودجه و دقت و سرعت کمتر مورد استفاده هستند. شما عزیزان می توانید با سرچ در سایت و کمک فیلترهای موجود در سایت ماناموتور استپ موتور مناسب را پیدا کرده و در قسمت صفحه محصول هر یک به دیتاشیت و مشخصات فنی دسترسی داشته باشید. برای مثال در قسمت مشخصات فنی و فایل های ضمیمه محصول استپ موتور 42HS02 لیدشاین چین توضیح داده شده است.
استپ موتور سه فاز چیست؟
در استپ موتورهای سه‌فاز، استاتور ۶ قطب اصلی، یعنی دو قطب به ازای هر فاز دارد. استپ موتورهای سه فاز، 3 سیم یا 6 سیم هستند، پس اگر استپ موتور شما سه سیم هست، حتما سه فاز است. زاویه گام در استپ موتورهای سه فاز، 1.2 درجه بوده و نسبت به موتور پله ای دو فاز، زاویه گام کوچکتری دارد، بنابراین حرکت نرم تر و لرزش کمتری خواهد داشت. استپ موتور 3 فاز در مقایسه با 2 فاز، گشتاور بیشتری دارد. استپ موتورهای سه فاز بیشتر در حرکتهای با رفت و برگشت زیاد و سریع به کار می روند.
استپ موتور 5 فاز چیست؟
استپ موتور 5 فاز و 2 فاز به لحاظ تعداد دندانه روتور (50 دندانه) مشابه هستند، تنها تفاوت استپر موتور 5 فاز این است که در هر فاز 2 قطب و در مجموع 10 قطب دارد بنابراین روتور هر بار به اندازه 10/1 گام دندانه می چرخد. استپر موتورهای 5 فاز در حرکتهای با سرعت و دقت بالا به کار گرفته می شوند، تا جایی که موتور 5 فاز با درایور میکرواستپ می تواند دقتی تقریبا معادل یک سروو موتور 17 بیتی داشته باشد. استپ موتورهای 5 فاز با درایور معمولی (Full/Half) لرزش بسیار کمی دارند و جز در موارد با دقت زیاد، نیازی به درایور میکرو استپ ندارند. اما امروزه دیگر استپ موتورهای 5 فاز با این که دقت و سرعت بالایی دارند در بازار یافت نمی شوند. علت این کمبود، قیمت بالا و سیستم داخلی پیچیده درایور آن ها می باشد.
به صورت کلی، اگر در پروژه های خود از سروو موتور استفاده می کنید، ولی به سرعت بالایی نیاز ندارید (کمتر از 500 دور) و گشتاور مورد نیازتان نیز کمتر از 30 نیوتن متر است، می توانید جهت کاهش هزینه های خود به استپ موتور فکر کنید.
در مقایسه استپر موتورهای 2 فاز و 3 فاز باید گفت که استپ موتورهای سه فاز گران قیمت تر هستند، همچنین نیاز به داریور گرانتری هم دارند. در مقابل موتور پله ای دو فاز در فول استپ، گشتاور بهتری دارد. با توجه به گشتاور کمتر، داشتن کنترل سرعت دقیق با مدل سه فاز راحت تر است. توان خروجی در محدوده دورهای 400 تا 600 دور بر دقیقه، تقریبا 30 تا 40 درصد بیشتر از موتور دو فاز است، همچنین در دورهای بالا، صدای کمتری دارد.
| | سرعت | دقت کارکرد | صرفه اقتصادی | موجودی بازار |
2 فاز | کم | کم | زیاد | زیاد |
3 فاز | متوسط | متوسط | متوسط | متوسط |
5 فاز | زیاد | زیاد | کم | کم |
استپ موتور گیربکس دار کوچک
کاربرد استپ موتور گیربکس دار برای طراحی سیستم‌های مبتنی بر کنترل موقعیت بدون استفاده از بال اسکرو است. طراحی گیربکس که معمولاً از نوع هلیکال است و به شکل شفت مستقیم ساخته می‌شوند باعث کاهش سرعت و در نتیجه افزایش گشتاور موتور خواهد شد. به این ترتیب دقت در کارکرد استپ موتور افزایش پیدا میکند. قیمت استپ موتور گیربکس دار از مدل‌های معمولی آن بالاتر است و با توجه به طراحی بخش گیربکسی، قدرت و کیفیت آن تعیین خواهد شد. این نوع در بازار به تازگی وارد شده و به خاطر داشتن مشتریان فراوان بسیار به وفور یافت می شود. شما عزیزان می توانید استپ موتور گیربکس دار کوچک با نسبت های متفاوت را در سایت مانا موتور انتخاب و خرید نمایید.
استپ موتور ترمزدار
استپ موتورهای ترمزدار برای کاربردهایی که نیاز به توقف و نگهداری در موقعیت خاص دارند، مناسب هستند. در ادامه برخی کاربردهای استپ موتورهای ترمزدار را بررسی می‌کنیم:
- ماشین‌آلات صنعتی: در خطوط تولید و ماشین‌آلات صنعتی، استپ موتورهای ترمزدار برای توقف و نگهداری دقیق، مورد استفاده قرار می‌گیرند. به عنوان مثال، در خطوط تولید خودکار و دستگاه‌های CNC از آنها استفاده میشود.
- رباتیک صنعتی: در ربات‌های صنعتی که نیاز به توقف دقیق و نگهداری در موقعیت مشخص دارند، استپ موتورهای ترمزدار بسیار مفید هستند. این امکان را به ربات‌ها می‌دهند که در موقعیت‌های مختلف با دقت بالا متوقف شوند.
- دستگاه‌های پزشکی: در دستگاه‌های پزشکی مانند دستگاه‌های تصویربرداری و دستگاه‌های جراحی که نیاز به حرکت دقیق و توقف نگهدارنده در مواقع بحرانی دارند، استفاده از استپ موتورهای ترمزدار مناسب است.
- دستگاه‌های خطرناک: در دستگاه‌هایی که ممکن است در صورت قطعی برق یا مشکل فنی، خطر برای افراد یا محیط ایجاد شود، استفاده از استپ موتورهای ترمزدار برای توقف سریع و ایمن، ضروری است.
به طور کلی، استفاده از استپ موتورهای ترمزدار در کاربردهایی که نیاز به توقف دقیق، نگهداری در موقعیت خاص و ایمنی بالا دارند، بسیار مفید است.
استپ موتور انکودر دار
جا دادن یک عدد انکودر در طراحی استپ موتور عملکرد آن را تا حدود قابل توجه به سروو موتورها نزدیک میکند. این انکودر قادر است تا اطلاعات کامل از مقدار چرخش شفت استپ موتور را گزارش نماید. به این ترتیب بدون نیاز به هیچ سنسور و یا میکروسوئیچ و تنها با تکیه بر قابلیت بازخورد اطلاعات انکودر می‌توانیم سیستم‌های موقعیت محور را با آزادی عمل زیاد در جابه‌جایی بازوهای مکانیکی طراحی کنیم. از این رو عموماً خرید استپ موتور انکودر دار برای طراحی سیستم‌های موقعیت محور با چندین آزادی حرکتی انجام میشود. در عین حال اگر از بال اسکرو استفاده نمی‌کنید، خرید استپ موتور انکودر دار کاملاً منطقی است. استفاده از استپ موتور انکودر دار زمانی که سروو موتور صرفه اقتصادی ندارد ولی دقت به نسبت بالا نیاز داریم انتخاب بسیار مناسبی می باشند.
استفاده از استپ موتورهای انکودردار نسبت به استپ موتورهای معمولی دارای چندین مزیت است:
- دقت بالا: استپ موتورهای دارای انکودر به سیستم کنترلی اطلاعات دقیقی از موقعیت فعلی موتور ارائه می دهند. این اطلاعات به سیستم کنترلی این امکان را می‌دهد تا موتور را با دقت بالاتری کنترل کند و از جابجایی‌های ناخواسته جلوگیری کند.
- قابلیت ردیابی خطا: با استفاده از انکودرها، سیستم کنترلی میتواند خطاهای موقعیت را تشخیص دهد و اقداماتی برای رفع آنها انجام دهد. این امر بهبود کیفیت و دقت حرکت موتورها را به همراه دارد.
- عملکرد دینامیکی بهتر: با داشتن اطلاعات دقیق موقعیت و سرعت، سیستم کنترلی میتواند عملکرد دینامیکی بهتری را فراهم کند، از جمله کاهش زمان تاخیر در پاسخ به دستورات و افزایش سرعت حرکت موتور.
- امکان پایداری بالاتر: انکودرهای موجود در استپ موتورهای انکودردار اطلاعاتی در مورد سرعت و موقعیت را به سیستم کنترلی ارائه می‌دهند که پایداری سیستم را بهبود می‌بخشد.
به طور کلی، با استفاده از استپ موتورهای انکودردار نسبت به استپ موتورهای معمولی، دقت، کنترل و عملکرد دینامیکی بهبود می‌یابد.
استپ موتور انکودر دار به خاطر حلقه بسته بودن سیستم و تصحیح خطا در همان لحظه، نیاز به هومینگ (Homing) و سنسورهای کالیبراسیون ندارد و همواره می تواند مثل سروو موتور اما با دقتی کمتر کار کند.
چرا به عملکرد استپ موتورها نیاز داریم؟
خرید استپ موتور به همراه درایور برای طراحی بسیاری از سیستم‌های دقیق صنعتی امری منطقی و متداول است. قیمت استپ موتورها به مراتب از سروو موتورها کمتر است و گزینه اقتصادی برای طراحی سیستم‌های صنعتی با دقت متوسط هستند. استفاده از استپ موتور DC ویژگی‌ها و قابلیت‌هایی دارد که به قرار زیر بررسی می‌کنیم:
- از امکان کنترل سرعت عالی برخوردار هستند.
- برای موقعیت‌یابی در طراحی سیستم‌های حرکتی مانند چاپگرهای سه‌بعدی، CNC و یا دوربین‌های اتوماتیک و… کارایی دارند.
- به راحتی می‌توانند دقتی بالا را در سرعتی بالا تأمین نمایند.
- به نسبت از سروو موتورها به مراتب ارزانتر هستند.
تمامی این نکات ویژگی‌های کلیدی است که باعث شده تا خرید استپر موتور کوچک برای طراحی بسیاری از سیستم‌های صنعتی مقرون به صرفه باشد.
کاربرد استپ موتور صنعتی
بیشترین کاربرد استپ موتور در طراحی سیستم‌های موقعیت محور است. به شکلی که می‌توانیم از قابلیت چرخش شفت پله‌ای و کنترل شده این موتورها برای ایجاد حرکت در اندازه‌ای معین با دقت چند دهم میلی‌متری استفاده کنیم. لذا بیشترین موارد خرید استپ موتور در طراحی سیستم‌های موقعیت مکانی از قبیل سیستم‌های CNC و یا طراحی اتوماسیون صنعتی انجام میشود. کاربرد استپ موتور در گذشته در دستگاه های پخش دی وی دی، فلاپی درایور بوده ولی امروزه در صنایع خودروسازی، دوربین های مدار بسته، چاپگرهای سه بعدی، ربات ها، هارد دیسک، ماشین های دوزندگی، دستگاه کپی، فکس و نیز برش لیزری به کار می رود. استپ موتور این امکان را به ربات ها داده است که بدون اینکه کنترل شوند یک حرکت خاص را چندین بار با دقت بالا تکرار کند. می توان در پروژه هایی که نیاز به کنترل موقعیت دارید یعنی می خواهید موتور در زاویه ی خاصی حرکت و توقف کند از استپ موتور CNC استفاده کنید. زمان هایی که نیاز به کنترل موقعیت ارزان قیمت دارید و به طور کلی در کنترل موقعیت و کنترل سرعت های پایین تا 500 دور بر دقیقه به خوبی عمل می کند. از سوی دیگر این موتور براشلس است پس به تعمیر ونگهداری ساده تری نسبت به سایر موتورها نیاز دارد.
فلنج و گشتاور
هرچه شماره (ابعاد) فلنج انواع استپ موتور افزایش پیدا میکند، گشتاور آن نیز افزایش پیدا میکند، به عبارت دیگر گشتاوری که می تواند تولید کند، رابطه مستقیم با فلنج دارد. 3 فلنج پرکاربرد فلنج 42 میلیمتر، 57 میلیمتر و 86 میلیمتر هستند.
- فلنج ۴۲ میلیمتر (استپر موتور Nema 17) معمولا قطر شفت ۵ میلیمتر دارد و گشتاوری تا 8 کیلوگرم سانتیمتر می توانند داشته باشند.
- فلنج های ۵۷ میلیمتر (استپ موتور Nema 23) معمولا قطر شفت ۶.۳ یا ۸ میلیمتر دارند و گشتاوری تا 30 کیلوگرم سانتیمتر می توانند داشته باشند.
- فلنج های ۸۶ میلیمتر (استپ موتور Nema 34) معمولا قطر شفت ۱۲.۵ یا ۱۴ یا ۱۵.۷ دارند و گشتاوری تا 120 کیلوگرم سانتیمتر می توانند داشته باشند.
- استپ موتورهای سایزهای کمتر از ۴۲ میلیمتر و بیشتر از ۸۶ میلیمتر هم وجود دارند که خیلی پرکاربرد نیستند.
- در اغلب موتورها گشتاور نامی آنها ذکر می شود و ملاک انتخاب است. در سروو موتورها حتی در حال کار شما به طور موقت مجاز به اعمال گشتاور تا دو برابر هستید.
آنچه به عنوان گشتاور استپ موتورها ذکر می شود، Holding Torque است که گشتاور حداکثر است. استپ موتورها، برخلاف بقیه موتورها، در کمترین دور (صفر) بیشترین گشتاور را دارند و با بالا رفتن دور این گشتاور افت می کند.
گشتاور استپ موتور در به حرکت در آوردن بار 500kg بر ریل و واگن
فرض کنیم از ریل و واگن های CNC استفاده می کنید که ضریب اصطکاک در آنها خیلی کم (بین 0/05 تا 0/15) است:
در این صورت شما حداکثر ضریب اصطکاک 0/15 دارید، یعنی بدون اینکه بال اسکرویی در کار باشد شما باید 0/15*500 برابر با 75 کیلوگرم به جلو نیرو اعمال کنید.
حالا با فرض اینکه گام بال اسکرو شما 5 باشد، از فرمول حدودی زیر استفاده می کنیم:
نیروی جلوبرنده (75 کیلو)*گام بال اسکرو(5م.م)* 0/02 که برابر می شود با گشتاوری معادل 7.5 کیلوگرم سانتیمتر
ظاهر قضیه نشان می دهد که شما برای چنین باری باید از موتوری با گشتاور 7/5 کیلوگرم سانتیمتر (معادل 0/75 نیوتن متر) استفاده کنید.
این عدد برای سرووموتور می تواند درست باشد ولی در مورد استپ موتور باید به دور حداکثری هم که می خواهید داشته باشید توجه کنید. با توجه به اینکه گشتاور استپر موتورها در دورهای بالا تا یک سوم هم کاهش پیدا می کند، برای چنین کاری گشتاوری حدود 22 کیلوگرم پیشنهاد می شود.
البته در نظر داشته باشید این محاسبات با فرض های زیر همراه بوده:
- به جز جابجایی بار 500 کیلو هیچ بار دیگری نداریم.
- زاویه کاملا افقی است.
- بال اسکرو و ریل و گاید با کیفیت است.
- مونتاژ ریل و گایدها به درستی انجام شده.
- کیفیت مناسبی دارد و واقعا گشتاور اعلامی را اعمال می کند.
- حداکثر دور استپر موتور CNC را 200 دور بر دقیقه در نظر گرفته ایم.
- ولتاژ کافی به درایور موتور داده شده.
- جریان موتور پله ای درست تنظیم شده.
با توجه به اینکه خیلی از موارد این چنینی ممکن است وجود داشته باشد ما در چنین موردی به مشتری خود، گشتاور 45 کیلو گرم سانتی متر پیشنهاد می کنیم.
توان
از اولین مواردی که مشتریان در زمان خرید استپر موتور CNC متوجه آن می شوند این است که آن ها بر اساس توان نام گذاری نمی شود. از آن جا که حداکثر گشتاور خود را در حداقل دور خود اعمال می کند از گشتاور برای نامگذاری و دسته بندی آن ها استفاده می شود. با توجه به کوچک بودن مقیاس عددی گشتاور در استپ موتور، مقدارش بر اساس کیلوگرم سانتی متر تعیین می گردد.
سرعت
سرعت از نکات اصلی برای بررسی تفاوت سروو موتور با استپ موتور است. به طور کلی حداکثر سرعت یک موتور پله ای تقریباً 500 دور در دقیقه است. البته در بعضی منابع گفته شده است که حداکثر دور آن 1000 دور بر دقیقه می باشد اما دستیابی به سرعتهای دقیق، به موتور و کنترل کننده آن بستگی دارد. از طرف دیگر هر چه دور افزایش یابد، گشتاور شدیدا کاهش می یابد. اما سروو موتورها قادر هستند که سرعتهای بسیار بالاتر در حد 3000 دور بر هر دقیقه را پوشش دهند.
تفاوت استپ موتور با سروو موتور
استپر موتور در مقایسه با سروو موتور از قطب های بیشتری برخوردار است. همچنین سروو موتور همراه با یک انکودر برای گرفتن بازخورد و ایجاد یک سیستم حلقه بسته استفاده می شود و استپ موتورها به علت حرکت های پله ای خود بدون نیاز به وسیله اضافی برای بازخورد گرفتن قابل استفاده باشد. اما با این حال در بعضی از مدل های آن انکودر پشت موتور متصل می گردد و دقت به نسبت خوبی دارد.
تفاوت های کلی این دو موتور پر کاربرد در صنعت در جدول زیر آمده است:
| | حداکثر سرعت | تغذیه | قیمت | گشتاور | دقت |
استپ موتور | 500 دور بر دقیقه | فقط DC | کم | بسیار زیاد | زیاد |
سروو موتور | 5000 دور بر دقیقه | هم DC و هم AC | بسیار زیاد | زیاد | بسیار زیاد |
به عنوان یک قاعده کلی (و نه کامل) می توان گفت، در مواردی که
- سرعت کار پایین است (کمتر از 200 الی 300 دور بر دقیقه)
- دقت کار از حساسیت بالایی برخوردار نیست (یا امکان Homing مکانیزم وجود دارد)
- سرعت حداکثری موتور کمتر از 200 الی 300 دور بر دقیقه است
- هزینه تمام شده اهمیت دارد
- می توان به مکانیزم انکودر نصب کرد و توسط PLC یا کنترلر آن را کنترل نمود
- حجم اشغال شده توسط موتور و درایور آن مهم است
- برق متناوب AC در دسترس نیست
استپر موتور انتخاب به صرفه تر و مناسب تری خواهد بود، و در غیر این صورت می بایست سرو موتور را به کار گرفت.
یکی از سوالاتی که به طور مکرر پرسیده می شود به این صورت است که "سروو موتور مشخصی بر روی دستگاه خود دارم و به دلایل مختلفی که یکی از مهمترین دلیل آن کاهش هزینه است، می خواهم سروو موتور را با یک استپر موتور جایگزین کنم، حال چه مدلی با چه مشخصات و برندی می تواند جایگزین سروو موتور شود؟"
بیایید این کار را با یک مثال انجام دهیم، یک سروو موتور 750 وات 3000 هزار دور داریم و به جای آن می خواهیم استپر موتوری را جایگزین کنیم.
در مرحله اول شما باید چند نکته بسیار مهم را بدانید:
نکته اول:گشتاوری که به سروو موتور عنوان می شود گشتاور نامی آن است و سروو موتور میتواند با جریان کشی بیشتر تا 1/5 یا 2 برابر آن گشتاور را به صورت لحظه ای هم تامیین کند ولی گشتاوری که به استب موتور عنوان می شود در حقیقت هلدینگ ترک آن است و ماکسیمم گشتاوری است که میتواند تامین کند بدین منظور که ما باید گشتاور حداکثر سروو موتور را در نظر بگیریم.
نکته دوم:موتور پله ای با بالا رفتن دور، با افت گشتاور مواجه می شود و حداکثر تا 200 نهایتاً 300 دور بر دقیقه می تواند عملکرد مطلوب داشته باشد ولی سروو موتور محدودیتی ندارد و در رنج دور تا 3000 دور خودش می تواند با گشتاور نامی که دارد اعمال بار کند.
بنابراین اولاً گشتاوری که در اینجا نامی ذکر می شود نباید مستقیم با گشتاور ذکر شده برای استپر موتور CNC مقایسه شود، دوماً افت گشتاوری که استپر موتور بر اساس بالا رفتن دور دارد را هم باید لحاظ کنیم.
به عنوان مثال سروو موتور 750 وات 3000 دور، 2/5 نیوتن متر گشتاور دارد. این 2/5 نیوتن متر تقریباً می تواند 1/5 برابر بیشتر شود هنگامی که به صورت لحظه ای موتور یک باری را اعمال کند و آن بار را رد کند یعنی گشتاور ماکزیمم آن میتواند تا 5 نیوتن متر باشد.
نکته سوم:استپ موتوری که می خواهید جایگزین کنید اگر قرار باشد تا دور حداکثر مطلوبش یعنی تا 200 دور برود، تقریبا نصف گشتاورش را از دست خواهد داد، بنابراین ما باید گشتاور را تقریباً بین 1/8 تا 2 برابر در نظر بگیریم
اگر خواستید به صورت راف سروو موتور را با موتور پله ای جایگزین کنید گشتاور نامی سروو موتور را ضرب در 3 کنید و بعد معادل آن را انتخاب کنید.
استپ موتور یا سروو موتور کدامیک بهتر است؟
تفاوت سروو موتور با استپ موتور برجسته است و در آیتم‌های گوناگون قرار دارد. هر دو نوع سیستم موتوری، کاربردی گسترده دارند اما لازم است تا در شرایط بهینه و قابلیت‌های کاربردی تخصصی استفاده شود. بنابراین:
- برای نصب در سیستم‌های سرعت پایین استفاده از استپ موتور بهتر است. از استپ موتور نمی‌توانید در سیستم‌های AC استفاده کنید. بنابراین اگر شرایط تبدیل ولتاژ محدود است، استفاده از سروو موتورها گزینه بهتری است.
- کاربرد استپ موتور در حرکت دقیق بدون کنترل است. اگر چه برخی مدل‌های انکودر دار طراحی شده است؛ اما در کل بازخورد اطلاعات در طراحی مدار استپ موتورها محدود است. این در حالی است که سروو موتورها برای طراحی سیستم‌های حلقه بسته کارایی کاملی دارند.
- دقت سروو موتورها از استپ موتورها بیشتر است. بنابراین بیشترین فروش استپ موتور برای طراحی سیستم‌های معمول با حساسیت نه چندان زیاد انجام میشود. در مقابل سروو موتور در طراحی سیستم‌های سطح بالا با دقت بسیار زیاد کارایی کاملی دارد.
- قیمت استپ موتور گیربکس دار از یک سروو موتور بسیار ارزانتر است. با این رویکرد استپ موتورها برای طراحی سیستم‌های ارزان قیمت و اقتصادی بهتر هستند.
استپر موتور CNC مناسب بال اسکرو
در این قسمت سعی داریم تا به شما توضیح دهیم که چگونه بال اسکرو مناسب استپ موتور خود را پیدا کنید، یا چگونه برای بال اسکرو موتور بخریم. برای آشنایی بیشتر می توانید به مقاله بال اسکرو چیست مراجعه نمایید. برای این کار فرمولی ساده وجود دارد که دقت خوبی نیز دارد اما باید با دقت از آن استفاده شود.
گشتاور موتور(kg/cm) = (0/02) × نیروی طولی(kg) × گام بال اسکرو(mm)
نیروی طولی که نیاز است برای بال اسکرو یعنی نیرویی که قرار است مهره بال اسکرو به سازه متحرک منتقل کند، اگر عمودی باشد دقیقا همین نیروی طولی (مثلا قرار است وزنی به اندازه 50 کیلو را بلند کنیم دقیقا همین نیرو به کیلوگرم) وارد فرمول شود (یا اگر 50 کیلو وزن سازه است و قرار است سازه نیروی 30 کیلو هم روی قطعه ای دیگر وارد کند، آن عدد باید 80 وارد فرمول شود) یا اگر در جهت طولی قرار است حرکت کند دیگر نباید وزن در فرمول قرار بگیرد بلکه وزن ضرب در ضریب اصطکاک؛ نیروی طولی میشود که این مهره بال اسکرو باید اعمال کند. مثلا اگر قرار است 50 کیلوگرم را افقی روی یک ریل و واگن از نوع ریل و واگن های CNC حرکت بدهد (معمولا ریل و واگن های CNC ضریب اصطکاک پنج صدم دارند)، پس 50 کیلو تبدیل می شود به نیم کیلو) در نیروی طولی و گام بال اسکرو به میلیمتر یعنی مقداری که شما وقتی یک دوران 360 درجه می دهند مهره حرکت میکند. عددی که به دست خواهد آمد برای گشتاور موتور کیلوگرم سانتی متر است و ممکن است که شما موتور را قبلا خریداری کرده باشید. در این فرمول گشتاور موتور را قرار می دهید و گام بال اسکرو را به دست می آورید و یا اینکه ممکن است هر دو را خریداری کرده اید و می خواهید بدانید که با این موتور و بال اسکرو که در اختیار دارید چه مقدار نیرو می توانید تامین کنید و در نتیجه نیرو را به دست می آورید.
استپ موتور بال اسکرو از نوع بدون گیربکس (معمولی) است که در برخی از موارد انکودر دارند. خرید استپ موتور انکودار دار برای طراحی سیستم بال اسکرو زمانی انجام میشود که در سیستم مذکور از سنسور با میکروسوئیچ تعیین محدوده حرکتی استفاده نشده باشد. به کارگیری موتور CNC در ساخت ماشین های دقیق از این موارد هستند. برای تهیه بال اسکرو می توانید به صفحه دسته بندی بال اسکرو مراجعه کنید و با خواندن مشخصات فنی و مقایسه آنها محصول خود را خریداری کنید.
درایور استپ موتور DC
یکی از عمده ترین مشکلاتی که اغلب خریداران با آن مواجه می شوند، انتخاب درایور مناسب و سپس نحوه راه اندازی آن با درایور استپ موتور است. انواع استپر موتورها با توجه به اینکه دو فاز، سه فاز یا پنج فاز باشند، راه اندازی متفاوتی دارند.
برای سادگی در انتخاب درایور مناسب باید به دو عامل اصلی یعنی ولتاژ و جریان کاری آن توجه کرد و درایور را متناسب با این دو عامل انتخاب کرد که جلوتر به این دو پارامتر مهم در خرید می پردازیم.
درایور مناسب انواع استپ موتور صنعتی
بعد از انتخاب استپر موتور نوبت به درایور آن می باشد که باید حتما متناسب با آن انتخاب شود.
در صورتی که این دو با هم تناسب نداشته باشند، احتمال لرزش، پرش، داغ شدن و حتی سوختن هر یک می باشد.
در کل انواع استپ موتورها با ولتاژ ثابت و جریان متغیر کار می کنند. یعنی اگر شما درایوری را تهیه کنید برای ایجاد گشتاور های متفاوت فقط توانایی تغییر جریان را داراست. با کمک لیمیت سوئیچ های روی خود درایو می توانید جریان اعمالی را تغییر دهید.
نکته بعدی این است که سیم بندی موتور به چه صورت قرار است بسته شود که در هر یک کارکرد موتور بسیار متفاوت است. در مقاله راه اندازی استپ موتور در ۱۰ دقیقه (آموزش جامع تصویری) به طور مفصل به این موضوع پرداخته شده است.
نما در استپ موتور یعنی چه؟
یکی از مهم ترین پارامتر ها در زمان خرید استپ موتور نما در آن ها می باشد که به سایز فلنج استپ موتور اشاره دارد که از ترکیب National Electrical Manufacturers Association گرفته شده است. منظور از نما ابعاد خارجی فلنج بر حسب اینچ می باشد؛ برای مثال موتور نما 23 ابعاد 2/3 در 2/3 اینچ دارد. البته این استاندارد ها بر اساس اینچ در کد گذاری محصولات جدید برند های مختلف در حال کمتر شدن می باشد و بیشتر ترجیح می دهند که بر اساس میلیمتر آن را بیان کنند.
پرکاربرد ترین نما در استپ موتور
از مهم ترین و پر استفاده ترین استپ موتور ها:
می باشند که ابعاد دقیق استاندارد آن ها در تصویر زیر آمده است:
در جدول زیر ابعاد استاندارد فلنج، جای پیچ ها و قطر شفت استپ موتور های آمده است:
سایز نما | سایز فلنج | فاصله جای پیچ های فلنج | قطر استاندارد شفت |
nema 8 | 20 میلیمتر | 15/4 میلیمتر | 4 |
nema 11 | 28 میلیمتر | 23 میلیمتر | 4/5 - 5 |
nema 14 | 35 میلیمتر | 26 میلیمتر | 4/5 - 5 |
nema 16 | 39 میلیمتر | 31 میلیمتر | 5 |
nema 17 | 42 میلیمتر | 31 میلیمتر | 5 |
nema 23 | 56 میلیمتر | 47 میلیمتر | 6/3 - 8 |
nema 24 | 60 میلیمتر | 50 میلیمتر | 8 |
nema 34 | 86 میلیمتر | 69/6 میلیمتر | 12/7 - 14 - 15/87 - 37 |
nema 42 | 110 میلیمتر | 89 میلیمتر | 19 - 22 |
