Động cơ bước là dòng mô tơ điện hiện đang được sử dụng phổ biến trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau. Mặc dù luôn hiện hữu trong cuộc sống nhưng không phải ai cũng hiểu rõ về dạng động cơ này. Những thông tin chi tiết sau đây của chúng tôi sẽ giúp bạn đọc hiểu rõ hơn về thiết bị này.
Mục Lục
Tổng quan Động cơ bước
Động cơ bước còn được gọi với tên tiếng anh là Stepper Motor, đây là một loại động cơ sử dụng điện, nhưng chúng lại có nguyên lý và ứng dụng khác biệt so với động cơ điện 1 pha và 3 pha thông thường.
Thực chất đây là động cơ đồng bộ, có khả năng biến đổi các tín hiệu điều khiển của máy móc dưới dạng các xung điện rời rạc phát ra kế tiếp nhau, giúp tạo thành các chuyển động góc quay.
Nhiều khi chính những chuyển động của roto giúp cho người dùng có thể cố định roto của máy vào những vị trí cần thiết.
Tóm lại, động cơ bước là dạng động cơ có thể quy định được tần số góc quay của nó. Nếu góc bước càng nhỏ thì số bước trên mỗi vòng quay của động cơ sẽ càng lớn, độ chính xác của vị trí mà ta thu nhận được cũng sẽ càng lớn.
Góc bước của động cơ có thể đạt cực đại lên tới 90 độ và cực tiểu là 0,72 độ. Các góc bước của động cơ thường được dùng phổ biến nhất là góc 1,8 độ, góc 2,5 độ, góc 7,5 độ, góc 15 độ.
Ví dụ cụ thể: Một động cơ bước có góc 1,8 độ/bước nếu quay hết 1 vòng 360 độ sẽ mất 200 bước. Những chế độ quay càng nhiều xung thì động cơ quay của càng êm hơn. Nước ta đang sử dụng phổ biến nhất là dạng động cơ 200 step.
Động cơ bước có mấy loại?
Theo số pha động cơ
- Động cơ bước 2 pha: tương ứng 1 góc bước 1.8 độ.
- Động cơ Step 3 pha: tương ứng với 1 góc bước 1.2 độ.
- Động cơ Step 5 pha: tương ứng với góc bước 0.72 độ.
Phân loại theo rotor
- Động cơ bước có rotor làm bằng dây quấn hoặc nam châm vĩnh cửu.
- Động cơ bước thay đổi từ trở: đây là động cơ có roto không được tác động nhưng có phần tử cảm ứng.
Theo số cực của động cơ
- Động cơ bước đơn cực.
- Động cơ bước lưỡng cực.
Cấu tạo và nguyên lý Stepper Motor
Cấu tạo
Động cơ bước có cấu tạo bao gồm: Rotor và stato.
- Rotor: là dãy các lá nam châm vĩnh cửu được sắp xếp chồng lên nhau kỹ lưỡng, cẩn thận. Trên các lá nam châm lại được chia thành các cặp cực sắp xếp đối xứng nhau.
- Stato cấu tạo bằng sắt từ, được chia thành các rãnh nhỏ để đặt cuộn dây.
Nguyên lý hoạt động
Động cơ bước không hoạt động theo nguyên lý không quay theo các cơ chế thông thường. Các step motor quay theo từng bước, đảm bảo độ chính xác cao, đặc biệt là về mặt điều khiển học.
Động cơ motor bước làm việc dựa trên hoạt động của bộ chuyển mạch điện tử. những mạch này sẽ đưa ra tín hiệu của mạch lệnh điều khiển chạy vào stato theo số thứ tự lần lượt với một tần số nhất định.
Tổng số góc quay của từng con rotor ứng với số lần động cơ được chuyển mạch. Chiều và tốc độ quay của rotor phụ thuộc vào số thứ tự chuyển đổi cũng như tần số chuyển đổi của nó.
Hiện có 4 phương pháp giúp điều khiển động có bước được dùng phổ biến gồm có:
- Điều khiển động cơ bước dạng sóng (Wave): đây là phương pháp điều khiển cấp xung cho bộ điều khiển. Chúng được hoạt động lần lượt theo đúng thứ tự nhất định đối với từng cuộn dây pha.
- Điều khiển động cơ bước đủ (Full step): Là phương pháp điều khiển cấp xung cùng lúc, đồng thời đối với cả 2 cuộn dây pha được sắp xếp kế tiếp nhau.
- Điều khiển động cơ nửa bước (Half step): là phương pháp điều khiển kết hợp giữa 2 phương pháp điều khiển động cơ dạng sóng và động cơ bước đủ. Thực hiện điều khiển động cơ theo phương pháp này giúp cho giá trị của góc bước nhỏ hơn 2 lần, cũng như số bước của động cơ tăng lên 2 lần so với cách điều khiển động cơ bước đủ. Phương pháp này có bộ phát xung điều khiển khá phức tạp.
- Điều khiển động cơ vi bước (Microstep): Đây là phương pháp mới được áp dụng trong quá trình điều khiển động cơ bước. Chúng cho phép động cơ bước dừng lại, định vị trong khoảng vị trí nửa bước chính giữa 2 bước đủ.
Phương pháp này có ưu điểm đó là động cơ có thể hoạt động hiệu quả với góc bước nhỏ, cùng độ chính xác cao. Vì xung cấp của động cơ có dạng sóng, đảm bảo cho máy được vận hành một cách êm ái hơn, hạn chế những vấn đề cộng hưởng lực khi động cơ hoạt động.
Thông số cơ bản của động cơ bước
Thường thì mỗi motor step có một bộ phận quan trọng nhất, khi bạn có nhu cầu sử dụng mua hàng thì cần phải hỏi người bán là động cơ bước thường có bao nhiêu step.
Theo như thông tin từ nhà sản xuất, stepper motor trên thị trường Việt Nam hiện đang được giới DIY tin dùng với số step là 200.
Bên cạnh đó, động cơ bước còn có các thông số khác, cụ thể như:
| Rated Current/phase (tiêu thụ tối đa của mỗi pha) | 2.0 A |
| Phase Resistance (điện trở với từng pha) | 1.4 Ω |
| Voltage (hiệu điện thế của dòng điện) | 2.8 V |
Trong đó, tham số Rated Current/ phase thể hiện dòng điện tối đa mà mỗi pha của động cơ có thể nhận được. Nếu driver điều khiển mà có dòng điện mỗi pha cao hơn thông số trên sẽ bị hỏng. Bạn nên chọn cho mình loại driver đối với dòng điện chạy ra xấp xỉ 80 – 90% thông số trên.
Điện trở mỗi pha được xem là hằng số, còn con số voltage là hiệu điện thế tối ưu giúp các stepper hoạt động ổn định (2.0 * 1.4 = 2.8V)
Ưu – nhược điểm
Ưu điểm
- Stepper Motor có khả năng cung cấp mô men xoắn cực lớn, đặc biệt là ở dải vận tốc thấp, vận tốc trung bình.
- “Điểm cộng” nữa là chúng có khả năng khá bền, giá thành sản phẩm cũng thấp, giúp việc mua bán trao đổi thuận tiện. Ngoài ra, việc thực hiện thay thế động cơ bước trong quá trình sản xuất cũng khá dễ dàng.
Nhược điểm của động cơ bước
- Motor Step thường hay xảy ra các hiện tượng khó chịu như bị trượt bước. Lý do là vì lực từ yếu hoặc đôi khi là do nguồn điện cấp vào động cơ không đủ.
- Điểm trừ nữa là do quá trình hoạt động, động cơ Step Motor thường gây ra tiếng ồn khó chịu. Đồng thời chúng còn có hiện tượng động cơ bị nóng lên. Với các động cơ Step Motor thế hệ mới thì vấn đề về độ ồn và hiện tượng nóng động cơ đã được suy giảm đáng kể.
- Không nên dùng động cơ Step Motor đối với những thiết bị máy móc đòi đòi hỏi tốc độ cao.
Ứng dụng động cơ bước trong đời sống
Động cơ bước hiện được ứng dụng ngày càng phổ biến trong điều khiển chuyển động kỹ thuật số của các động cơ. Chúng được thực hiện bởi các lệnh đã được mã hoá tự động dưới dạng số.
Ứng dụng động cơ bước đối với các ngành công nghiệp tự động hoá, đặc biệt là những thiết bị máy móc yêu cầu có sự chính xác cao. Ví dụ như những loại máy móc công nghiệp hiện đại sẽ giúp phục vụ cho quá trình gia công cơ khí như: Máy cắt công nghệ CNC laser, máy cắt công nghệ plasma CNC,…
Trong lĩnh vực công nghệ máy tính, Stepper motor còn được dùng trong các loại ổ đĩa cứng hoặc mềm và cả máy in,…
Đối với lĩnh vực an ninh bảo mật, động cơ bước là sản phẩm giám sát mới giúp mang lại tiến bộ vượt trội đối với các ngành an ninh.
Trong lĩnh vực tế, động cơ bước dùng cho sản xuất máy quét y tế, máy lấy mẫu, dùng trong máy chụp ảnh nha khoa kỹ thuật số, bơm chất lỏng, mặt nạ phòng độc, thậm chỉ có trong cả những chiếc máy phân tích mẫu máu.
Trong lĩnh vực điện tử tiêu dùng, động cơ bước dùng trong quá trình chế tạo máy ảnh, giúp thực hiện lấy nét một cách chính xác, sắc sảo đối với máy ảnh. Bên cạnh đó thiết bị còn có chức năng thu phóng các loại camera kỹ thuật số tự động, cũng như các loại máy in 3D.
Hy vọng với những thông tin mà olu.com.vn mang tới trên đây về động cơ bước đã giúp bạn có thể hiểu hơn về sản phẩm này. Từ đó lựa chọn được cho mình những sản phẩm tốt nhất phù hợp với nhu cầu sử dụng của mình. Liên hệ ngay với Bình Dương AEC nếu quý khách hàng muốn được tư vấn chi tiết hơn về sản phẩm này!