درایور استپر موتور چیست؟ انواع راه انداز موتور پله ای

درایور استپ موتور یا راه انداز موتور پله ای یکی از قطعات مهم در راه اندازی و انتقال فرمان به استپ موتور است. در این مقاله از پینیون به این سوال پاسخ می‌دهیم که درایور استپر موتور چیست؟ همچنین در ادامه انواع درایور های استپر موتور را بررسی کرده و کاربرد هریک از آن‌ها را توضیح می‌دهیم. پس برای اطلاع از تمامی این موارد با ما همراه شوید.

درایور استپر موتور چیست؟

استپ موتور یا موتور پله ای یک نوع الکتروموتور است که به صورت گسسته یا پله ای حرکت می‌کند؛ این حرکت زاویه‌ای در موتور پله ای باید به طور دائمی کنترل شود که این کار توسط انواع پی ال سی انجام می‌شود. درایور استپ موتور وظیفه دارد که دیتاهای ورودی از برد کنترلر را بگیرد و آن را تبدیل به پالس‌هایی کند که امکان حرکت موتور پله ای را فراهم می‌کنند. همچنین وظیفه انتقال این پالس‌ها هم بر عهده این درایور خواهد بود.

بنابراین می‌توان گفت که فرمان‌های حرکت دقیق، توسط درایور استپر موتور به آن ارسال می‌شوند و به نوعی راه انداز، کنترل کننده و تنظیم کننده موتور پله ای به شمار می‌رود. با استفاده از انواع درایور استپر موتور امکان تغییر دور موتور از صفر تا حدود 300 دور بر دقیقه وجود دارد.

علت نیاز به درایور استپر موتور چیست؟

همان طور که گفته شد درایورهای استپر موتور وظیفه دارند که پالس‌های ولتاز را به گونه­ای به فازهای استپر موتور بدهند که شافت استپر موتور به حرکت دربیاید. این پالس‌ها باید جریان کافی را برای سیم پیچ های موتور فراهم کند تا امکان حرکت موتور با گشتاور کافی فراهم گردد. از طرفی هم باید کنترل جریان فازها به نحوی صورت پذیرد که جریان موتور بیش از حد زیاد نشود که منجر به آسیب دیدن موتور شود. علاوه بر این باید امکان رسیدن به حداکثر جریان در زمان کوتاه نیز برای سیم پیچ‌های موتور فراهم شود. همه ی این موارد بر عهده ی درایور استپر موتور می باشد. شما می‌توانید برای آشنایی بیشتر با ساختار موتورهای پله ای و انواع آن‌ها، مقاله استپ موتور چیست و چگونه کار می کند را در وبلاگ ما مطالعه کنید.

نحوه عملکرد درایور استپ موتور

درایورهای استپر موتور دارای مداری هستند که می‌توانند سیگنالی پالسی را از کاربر بگیرند که بر اساس آن سیم پیچ های موتور پالسهای ولتاژی را به نحوی دریافت کنند که بر اساس آن سرعت و جهت حرکت موتور به درستی صورت پذیرد. علاوه بر این باید ولتاژی بیشتر از ولتاژ تعیین شده بر روی موتور به سیم پیچ ها داده شود تا عمل شارژ شدن سیم پیچهای موتور به سرعت انجام شود و در عین حال جریان پس از رسیدن به مقدار مورد نظر، محدود شود تا آسیبی به موتور وارد نشود.

درایورهای استپر موتور بر اساس موتوری که باید آن را درایو نماید انتخاب می شوند، مثلا درایورهای موتور دو فاز، سه فاز و پنج فاز در بازار موجود میباشند. علاوه بر تعداد فاز توسط دیپ سوئیچ هایی جریان مورد نیاز برای موتور قابل انتخاب است. همچنین تعدادی دیپ سوئیچ نیز روی درایور استپر موتور وجود دارد که با آنها عملکرد میکرو استپ موتور قابل انتخاب است.

مزایای استفاده از درایور

• قابلیت تنظیم خودکار پارامترها
• امکان ایجاد حالت حرکت به صورت میکرواستپ
• قابلیت جبران گشتاور در سرعت‌های بالا
• امکان ایجاد میکرواستپ‌های برنامه‌ریزی‌شده توسط کاربر
• محافظت از موتور پله ای در برابر تغییرات جریان و ولتاژ
• کمک به ایجاد گشتاورهای زیاد
• ایجاد حرکت نرم و دقیق در موتورهای پله ای

انواع درایور استپ موتور از نظر نحوه عملکرد

بر اساس نحوه ارسال جریان‌های الکتریکی و عملکرد، انواع درایور استپر موتور به صورت زیر تعریف می‌شوند:

1- درایور موجی یا یک فاز روشن

عملکرد درایور موجی بر اساس شکل پایین قابل توصیف است. در مرحله اول، درایور قطب A یا S مغناطیسی را فعال مرده و قطب N روتور را جذب می‌کند. در مرحله دوم، قطب B فعال شده و روتور 90 درجه می‌چرخد. این خاموش و روشن شدن یک فاز، در تمامی زمان کارکرد این موتور ادامه دارد و امکان چرخش موتور پله ای را فراهم می‌کند. باید بدانید که درایورهای موجی از قدیمی‌ترین انواع درایور های استپر موتور هستند که معمولا گشتاور پایینی تولید می‌کنند و در دنیای صنعتی امروز مورد استفاده قرار نمی‌گیرند.

2- درایور دو فاز یا فول استپ

در این مدل از انواع درایور استپر موتور می‌توان در یک لحظه، دو فاز A و B را به عنوان قطب S مغناطیسی روشن کرد. به این ترتیب قطب N روتور در وسط این دو قرار می‌گیرد و در تمام طول فرایند، موقعیت خود را حفظ می‌کند. هرچند درایور فول استپ در مقایسه با درایور موجی دقت بیشتری ندارد، اما می‌تواند گشتاور بیشتری تولید کند.

3- درایور یک یا دو فاز روشن یا نیم پله

این نوع از درایور استپر موتور ترکیبی از دو حالت قبلی است که بسته به نیاز می‌تواند یک یا دو فاز را روشن کند. نحوه عملکرد درایور نیم پله به این صورت است که در مرحله اول تنها فاز A فعال می‌شود. پس از آن فاز A و B به صورت هم‌زمان فعال شده و در نهایت فاز B به تنهایی روشن می‌شود. این روند در تمام طول فرایند کارکرد درایور استپر موتور نیم پله تکرار می‌شود و می‌تواند ضمن ایجاد دقت بیشتر، گشتاور بالاتری را هم تولید کند.

4- درایور استپ موتور میکرواستپ

یکی دیگر از انواع درایور از نظر عملکرد، میکرواستپ نام دارد که دقت بسیار خوبی را به وجود می‌آورد؛ زیرا کل انرژی به یک بخش موتور داده نمی‌شود و می‌توان با استفاده از آن انرژی را پخش کرد. با استفاده از این درایور استپ موتور می‌تواند پالس‌ها را به‌گونه‌ای در میان سیم‌پیچ‌ها تقسیم کرد که موتور پله ای بتواند در زاویه‌های بسیار کوچک‌تر و به صورت دقیق حرکت کند. این نوع از درایور های استپر موتور می‌توانند گشتاور زیادی تولید کرده و امکان حرکت نرم موتور را با کنترل پیوسته جریان فراهم کنند.

البته باید دقت کنید که استفاده نادرست از درایورهای میکرواستپینگ می‌تواند منجر به ایجاد صدا یا پرش در موتور پله ای شده و در نتیجه گشتاور را به حد قابل توجهی کاهش دهد. این موضوع در نهایت باعث رد شدن استپ‌ها شده و در طولانی مدت، خرابی استپ موتور را به دنبال دارد.

انواع درایور از نظر ساختار

علاوه بر نحوه عملکرد، ساختار درایور استپ موتور هم معیاری برای طبقه‌بندی آن است. بر این اساس درایور های استپر موتور در سه دسته طبقه‌بندی می‌شوند که عبارت‌اند از:

درایور ساده

در صورتی که نمی‌خواهید چند موتور را به صورت هم‌زمان کنترل کرده و یا نیاز به گرفتن فیدبک ندارید، می‌توانید درایور ساده را خریداری کنید. بیشتر درایورهای موجود در بازار در این دسته قرار می‌گیرند و قیمت نسبتا پایینی دارند.

درایور انکودر دار

یکی از انواع درایور استپر موتور که امکان گرفتن فیدبک از موتور پله ای را برای شما فراهم می‌کند، درایور انکودر دار نامیده می شود. این نوع از درایورها قابل کنترل هستند و می‌توانند امکان کنترل دقیق‌تر موقعیت موتور پله ای را برای ما فراهم کنند.

درایور چند محوره

در موارد خاصی ممکن است نیاز به درایو هم‌زمان چند موتور داشته باشید؛ در این صورت باید به سراغ خرید درایور استپر موتور چندمحوره بروید. این نوع از درایورها دارای سیم بندی‌های مجزایی هستند که امکان کنترل هم‌زمان چند موتور پله ای را برای ما فراهم می‌کنند.

نکات مهم در انتخاب انواع درایور استپر موتور

برای اینکه بتوانید یک درایور مناسب را برای موتور پله ای خریداری کنید، باید موارد زیر را در نظر داشته باشید:

برند سازنده: امروزه شرکت‌های مختلفی اقدام به تولید انواع درایور استپر موتور کرده‌اند که لید شاین از مشهورترین آن‌ها است. این برند چینی در سال 1997 فعالیت خود را آغاز کرده و در حال حاضر به عنوان یکی از بزرگ‌ترین تولیدکنندگان دستگاه‌های کنترل حرکت در جهان شناخته می‌شود. علاوه بر این برندهای دیگری مانند CW، HQM و پریموپال هم در تولید درایور استپر موتور فعالیت می‌کنند.

تعداد فاز: با توجه به اینکه انواع استپ موتور در مدل‌های 2، 3 و 5 فاز به بازار عرضه می‌شوند، باید درایوری را انتخاب کنید که به آن‌ها سازگاری داشته باشند.

جریان خروجی: یک ویژگی بسیار مهم در درایور استپر موتور، جریان خروجی آن است که معمولا از 1 تا 9 آمپر متغیر است. درایورهای بزرگ و صنعتی جریان بیشتری دارند و به همین دلیل می‌توانند گشتاور خروجی بالاتری هم تولید کنند.

ولتاژ: بسته به اینکه نوع درایور استپ موتور چه باشد، ولتاژ موردنیاز برای فعالیت آن متفاوت خواهد بود. به طور معمول انواع درایور استپ موتور با ولتاژ بین 8 تا 80 ولت کار می‌کنند. برای تشخیص اینکه چه ولتاژی برای موتور پله ای نیاز است، می‌توانید از دیتاشیت یا اطلاعات درج شده بر روی بدنه آن استفاده کنید.

قیمت: قیمت انواع درایور استپر موتور بسته به نوع کاربرد، برند و قدرت آن‌ها تعیین می‌شود. به طور معمول درایورهایی که می‌توانند به صورت مجزا چند موتور را کنترل کنند یا از نوع انکودر دار هستند، قیمت بالاتری دارند.

سخن پایانی

درایور استپر موتور از جمله دستگاه‌های بسیار پرکاربرد در راه اندازی موتورهای پله ای است. در این مقاله از پینیون به بررسی این موضوع پرداختیم که درایور استپر موتور چیست؟ همچنین انواع درایور استپ موتور را از نظر عملکرد و ساختار بررسی کرده و در نهایت نکات مهمی را که باید در زمان انتخاب درایور در نظر داشته باشید، به شما گوشزد کردیم.

سوالات متداول

• خرید درایور استپر موتور بهتر است یا ساخت آن؟

به طور معمول زمان و هزینه که صرف ساخت درایور استپ موتور می‌شود بسیار زیاد است و به همین دلیل توصیه می‌شود که این کار را انجام ندهید. از سوی دیگر ممکن است یک اشتباه کوچک در فرایند ساخت درایور استپ موتور به وجود آید که در نهایت منجر به وارد شدن آسیب به موتور پله ای شود. به همین دلیل توصیه ما این است که از درایورهای استاندارد موجود در بازار استفاده کنید.

• پرکاربردترین درایورهای موجود در بازار چیست‌اند؟

درایور استپ موتور TB6600، TMC2208، DRV8825، A4988 و DM542 از جمله پرکاربردترین درایورها در دنیای صنعتی امروز هستند که هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای متنوعی دارند.