Motore passo-passo

Motore passo passo:
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Motore passo passo:
Cuscinetto
Rotore
Cuscinetto
Statore
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Motore passo passo:
Statore
(Î #8 bobine
contrapposte
a due a due:
Î#5 poli
su ogni bobina)
Rotore
(Î #2 tamburi
magnetici
con i poli sfalsati;
Î#50 poli
su ogni tamburo)
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Specifiche tecniche del motore passo passo [codice RS:440-436]
Tensione nominale (V) …………
Corrente nominale (I) ……………
Resistenza (Ω) ……………………..
Induttanza (mH) ……………………
Coppia di arresto nom. (mNm) …..
Coppia di mantenimento (mNm)
Precisione angolo di passo (%) ….
Angolo del passo ………………..
Tipo di isolamento …………………
Connettore compreso ……………..
Numero cavi ……….………..……
12
0,16
75
30
4
70
5
1,8
B
Si
6
Î Applicando la corretta sequenza di impulsi elettrici sugli avvolgimenti
del motore passo passo si ottiene un angolo di passo con rotazione
dell'albero di 1,8° (200 passi per giro completo).
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Specifiche tecniche del motore passo passo [codice RS:440-436]
Bianco
Ph. 1
Marrone
Rosso
Ph. 2
Ph. 3
Blu
Marrone
Ph. 4
Giallo
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Specifiche tecniche del motore passo passo [codice RS:440-436]
(N·cm)
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GLOSSARIO
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Principio di funzionamento di un motore passo passo:
Statore
(costituito da
elettromagneti)
Rotore
(costituito da
un insieme di
magneti permanenti)
Î La rotazione dell’albero del rotore avviene poiche’ i magneti permanenti
che lo formano tendono ad allinearsi al campo magnetico generato dagli
elettromagneti dello statore.
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ÎIl vantaggio principale nell'utilizzo dei motori a passo è la possibilità di realizzare
azionamenti di precisione in catena aperta, ossia senza rete di controreazione
(non sono richiesti sensori di posizione o di velocità).
ÎI limiti tipici di un motore passo passo (rispetto ad uno in continua):
• non permette di ottenere velocità di rotazione elevata;
• hanno un funzionamento a scatti e con forti vibrazioni (soprattutto ai bassi regimi).
ÎI motori passo passo sono motori che permettono di mantenere fermo l'albero
in una posizione di equilibrio bloccandosi in una ben precisa posizione angolare.
• Le posizioni di equilibrio dell'albero sono determinate dalla precisione meccanica.
ÎE’ possibile ottenere la rotazione inviando al motore una serie d'impulsi di corrente,
secondo un'opportuna sequenza, in modo tale da far spostare, per scatti successivi,
la posizione d'equilibrio.
• Per far raggiungere al motore la posizione voluta bastera’ contare gli impulsi.
impulsi
• Per far ruotare l’albero alla velocita’ voluta bastera’ agire sulla frequenza degli
impulsi.
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Le applicazioni tipiche di un motore passo passo includono:
•Applicazioni ad alta risoluziore
•Robotica
•Meccanismi per l'avanzamento della carta
•Stampanti telescriventi
•Piccole macchine utensili
•Unità periferiche di computer
•Plotter X-Y
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Un motore passo passo di tipo ibrido è costituito da un rotore e da uno statore.
Î Il rotore appare come una coppia di ruote dentate solidali all'albero e costituite da
un nucleo magnetico. Queste sono permanentemente magnetizzate,
una come NORD, l'altra come SUD mentre i denti o coppette sono realizzate in
materiale ferromagnetico. Tra le due ruote è presente uno sfasamento esattamente
pari a metà del passo dei denti, ossia il dente di una delle due sezioni corrisponde
alla valle dell'altra.
Nel rotore non sono presenti fili elettrici, e quindi manca completamente ogni
connessione elettrica tra la parte in movimento e quella fissa.
Î Lo statore è costituito da 2 o 4 avvolgimenti su un numero doppio di espansioni
polari che, opportunamente percorse da corrente, generano il campo magnetico.
All'interno dello statore sono presenti piccoli denti che si affacciano esattamente
solo al gruppo di denti appartenenti ad una espansione polare e a quella opposta.
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Configurazioni dei fili di collegamento per un motore passo passo:
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Nei motori a due avvolgimenti, detti bipolari,
bipolari le due coppie di avvolgimenti sono
sfalsate tra loro di ½ del passo dei denti, mentre nei motori con quattro avvolgimenti,
o unipolari, le coppie sono sfasate di 1/4, ½ e ¾ rispetto alla prima.
In questo modo, dopo che tutte le fasi sono state opportunamente energizzate
in sequenza, l'albero del motore compie esattamente la rotazione angolare
corrispondente ad un passo.
passo
I motori bipolari prendono questo nome in quanto la corrente percorre le fasi
nei due versi al fine di creare gli opportuni campi magnetici.
All'esterno dunque sono presenti soltanto due coppie di fili.
Nei motori unipolari, la corrente nella singola fase ha sempre lo stesso verso,
per cui sono presenti in uscita cinque fili (oppure sei fili).
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Nello schema è riportato un motore a sei fili;
fili
Nel caso di un motore strettamente unipolare la connessione dei
terminali di alimentazione, che nello schema è realizzata esternamente,
è invece interna al motore.
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Il sistema base di funzionamento è detto “wavemode”:
wavemode
con esso la corrente è applicata ad una sola delle fasi alla volta.
Passo
Ph1
Ph3
Ph2
Ph4
1
I
0
0
0
2
0
I
0
0
3
0
0
I
0
4
0
0
0
I
Per ottenere la rotazione del motore è necessario scorrere ciclicamente
le righe della tabella, cambiando la fase in cui la corrente scorre.
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In modalità “two-phase-on”,
on
la corrente è applicata contemporaneamente a due fasi.
In questo modo il rotore è trattenuto in posizioni di equilibrio
intermedie a quelle tipiche del funzionamento “wavemode”.
La coppia disponibile è circa 1,4 volte maggiore di quella ottenuta
con una sola fase attiva alla volta “wavemode”, in quanto le due
forze applicate contemporaneamente sono perpendicolari.
Passo
Ph1
Ph3
Ph2
Ph4
1
I
I
0
0
2
0
I
I
0
3
0
0
I
I
4
I
0
0
I
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La modalità half-step è in pratica l'alternarsi di due configurazioni:
cioe’ del metodo base “wavemode” e del metodo “two-phase-on”.
ÎRisulta raddoppiato il numero di passi per compiere un giro completo.
ÎSi ha una certa irregolarità nella coppia meccanica, la quale ad
ogni passo cambia da 1 a 1.4 e viceversa.
Passo
1
2
3
4
5
6
7
8
Ph1
I
I
0
0
0
0
0
I
Ph3
0
I
I
I
0
0
0
0
Ph2
0
0
0
I
I
I
0
0
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Ph4
0
0
0
0
0
I
I
I
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Quando si pilotano carichi induttivi, è sempre necessario inserire diodi di ricircolo,
ricircolo
pena la repentina distruzione dei transistor di potenza a causa delle tensioni elevate
generate da motore.
Ciascun avvolgimento del motore è sostanzialmente un induttore, che tende a
mantenere costante la corrente che in esso scorre.
Quando un transistor si apre, la corrente istantaneamente dovrebbe andare a zero e
quindi la sua derivata temporale assume valori elevati.
La tensione sul collettore del transistor, detta tensione di fly-back,
arriva facilmente a centinaia di volt, danneggiando il transistor stesso.
Per evitare questo fenomeno distruttivo è inserito in parallelo a ogni fase un diodo,
che fornisce alla corrente una via alternativa a quella del transistor nel momento
in cui questo si apre.
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