Chuyên đề cơ điện tử điều khiển tốc độ động cơ bước

LỜI NÓI ĐẦU
 Việt Nam ta ngày một giàu giàu mạnh và đã tạo ra nhiều bước ngoặc đáng kể 
để thay đổi đất nước tạo cơ hội cho chúng ta nắm bắt nhiều thành tựu vĩ đại của  
thế giới, đặc biệt là các lĩnh vực khoa học kĩ thuật. Vì vậy thế  hệ trẻ cần phấn  
đấu không ngừng học hỏi để  ko lạc hạu so với các nước trên thế  giới.Việc  
nghiên cứu các chuyên đề  về  kĩ thuật giúp chúng ta nắm bắt rõ hơn về  công 
nghệ  và tạo nền tảng vững chắc cho sinh viên trong quá trình học tập và làm 
việc.
  Hiện nay hầu hết các nhà máy, xí nghiệp đều sử dụng rộng rãi các loại động cơ 
trong quá trình sản xuất để nâng cao năng suất và chât lượng sản phẩm. Vì vậy,  
nhóm em đã chọn đề  tài “nghiên cứu điều khiển tốc độ  động cơ  bước”. Đây là  
một đề  tài có tính  ứng dụng rộng rãi trong thực tế  nhưng không quá xa lạ  với 
mọi người được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và trong dân dụng. Ví dụ 
như: máy tính, máy in, đầu DVD, CD, rót nước tự động, băng tải,...
  Nội dung báo cáo nghiên cứu những vấn đề và khái niệm cơ bản như cấu tạo,  
phân loại, nguyên tắc điều khiển động cơ,  ứng dụng của hệ  truyền động động 
cơ bước. 
  Thông qua những quan sát, tìm hiểu thực tế, kiến thức được học trên lớp cùng 
với sự  hướng dẫn của giảng viên chúng em có những cơ  sở   nghiên cứu đề  tài  
một cách khách quan nhất. Bên cạnh đó cũng không thể tránh những hạn chế về 
trình độ  nên còn sai sót mong nhận được sự  góp ý từ  thầy để  chúng em có thể 
hiểu rõ nhất về đề  tài của mình.  Đề  tài của chúng em sẽ  được trình bày qua 3  
mục
*Đặt vấn đề 
*Nội dung nghiên cứu và kết quả
*Kết luận và kiến nghị


CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong điều khiên kĩ thuật số, động cơ  bước là cơ  cấu chấp hành đặc biệt hữu 
hiệu bởi nó có thể thực hiện các lệnh đưa ra dưới dạng số. Các nước có nền kĩ  

thuật phát triển trên thế  giới như  Đức, Mỹ, Nhật, Trung Quốc,.. là những nước 
chế tạo nhiều động cơ bước, trong đó chủ  yếu là 2 loại 2 cuộn, 4 cuộn, 5 cuộn 
dây pha. Chúng được sủ  dụng ngày càng rộng rãi trong hệ  thống tự  động, điều 
khiển từ  xa và nhiều thiết bị  điện tử  khác, nổi bật là trong các lĩnh vực: điều 
khiển đọc  ổ  cúng,  ổ  mềm, và máy in trong hệ  máy tính, điều khiển robot, điều  
khiển tiêu cự trong các hệ quang học, điều khiển vị trí trong hệ quang phức tạp,  
điều khiển bắt, bám mục tiêu trong các khí tài quan sát, điều khiển lập trình trong 
quá trình gia công, cắt gọt, điều khiển các cơ cấu lái phương và chiều trong máy  
bay,...
  

Hiện nay ở nước ta đang trong quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất 

nước, do đó việc  ứng dụng các thành tựu khoa học và kĩ thuật trên thế  giới vào  
trong quá trình sản xuất và đời sống là thực sự cần thiết. Vì vậy việc nghiên cứu 
về động cơ bước đang là một trong những đề tài được chú trọng đầu tư  và phát  
triển tại Việt Nam. Do còn những hạn chế  về  mặt kĩ thuật nên và trình độ  nên 
việc nghiên cứu vẫn còn gặp một số  trở  ngại để   ứng dụng vào đời sống thực  
tiễn.


Việc ứng dụng rộng rãi động cơ bước đã góp phần mang lại những lợi ích to lớn 
như nâng cao năng suất lao động, nâng cao chất lượng cuộc sống, thúc đẩy nhanh  
quá trình phát triển của mỗi quốc gia, là nền tản của việc phát triển khoa học kĩ 
thuật.
Nhận thấy những lợi ích và  ứng dụng to lớn của động cơ  bước như  vậy nên 
nhóm chúng em đã lựa chọn đề  tài này để nghiên cứu nhằm tạo ra cơ hội được 
tìm hiểu kĩ về  động cơ bước để  có được nền tảng kiến thức đáp ứng cho việc  
nghiên cứu và làm việc sau này.
Do thời gian có hạn và những hạn chế về mặt kiến thức nên nhóm chúng em chỉ 

tìm hiểu về  khái niệm cơ  bản như  cấu tạo, phân loại, nguyên tắc điều khiển  
động cơ, ứng dụng của hệ truyền động động cơ bước. 
Qua những quan sát và tìm hiểu thực tế  trong sản xuất và trong đời sống cùng 
với đó là kiến thức được thầy hướng dẫn trên lớp nhóm chúng em sẽ  cố  gắng 
đưa ra những mặt kiến thức sâu và chính xác nhất của đề tài


CHƯƠNG 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
2.1 GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ BƯỚC
­ Khái niệm:
Động cơ  bước có thể  được mô tả  như  là một động cơ  điện không dùng bộ 
chuyên mạch. Cụ thể, các mẫu trong động cơ là Stator và Rotor là nam châm vĩnh  
cửu hoặc trong trường hợp của động cơ  biến từ  trở, nó là những khối răng làm  
bằng vật liệu nhẹ  có từ  tính. Tất cả  các mạch đảo phải được điều khiển bên 
ngoài bộ điều khiển, và đặc biệt các động cơ và bộ điều khiển được thiết kế để 
động cơ có thể giữ nguyên bắt kỳ vị trí cô định nào cũng như là quay đến bắt kỳ 
vị trí nào.
Hầu hết các động cơ  bước có thể  chuyển động  ở  tần số  âm thanh, cho phép 
chúng quay khá nhanh, và với một bộ  điều khiển thích hợp, chúng có thê khởi 
động và dừng lại dễ dàng ở vị trí bất kỳ nào đó.


Động cơ bước là một loại động cơ điện có nguyên lý và ứng dụng khác biệt với  
đa số  các động cơ  điện thông thường. Thực chất nó là một động cơ  đồng bộ 
dùng để  biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng xung điện rời rạc kế  tiếp  
nhau thành các chuyền động góc quay hoặc chuyền động của rotor có khả  năng 
cô định rô to ở những vị trí cần thiết.
­ Nguyên lý hoạt động của động cơ bước: 
Động cơ bước không quay theo cơ chế thông thường, chúng quay theo từng bước 
nên có độ chính xác rất cao về mặt điều khiển học. Chúng làm việc nhờ các bộ 

chuyển mạch điện tử  đưa các tín hiệu điều khiển vào stato theo thứ  tự  và một  
tần số nhất định. Tổng số góc quay của rôto tương ứng với số lần chuyển mạch,  
cũng như chiều quay và tốc độ quay của rôto phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và 
tần số chuyển đổi.
­ Cấu tạo của động cơ bước:
Động cơ bước có thể  được coi là tổng hợp của hai loại động cơ: Động cơ  một  
chiều không tiếp xúc và động cơ đồng bộ giảm tốc công suất nhỏ.
­ Ứng dụng của động cơ bước:
Động   cơ   bước   có   thể   được   dùng   trong   hệ   thống   điều   khiển   vòng   hở   đơn 
giản,những hệ thống này đảm bảo cho hệ thống điều khiến gia tốc với tải trọng  
tĩnh, nhưng khi tải trọng thay đổi hoặc điều khiến  ở  gia tốc lớn, người ta vẫn  
dùng hệ điều khiển vòng kín với động cơ bước. Nếu một động cơ bước trong hệ 
điều khiển vòng mở quá tải, tất cả các giá trỊ về vị trí của động cơ đều bị mắt và 
hệ thống phải nhận diện lại; servo motor thì không xảy ra vấn đề này.
Trong điều khiển chuyển động kỹ  thuật số, động cơ  bước là một cơ  cấu chấp 
hành đặc biệt hữu hiệu bởi nó có thể thực hiện trung thành các lệnh đưa ra dưới  
dạng số.


Động cơ bước được ứng dụng nhiều trong ngành Tự động hoá, chúng được ứng 
dụng trong các thiết bị cần điều khiển chính xác. Ví dụ: Điều khiển robot, điều  
khiển tiêu cự trong các hệ quang học, điều khiển định vị trong các hệ quan trắc, 
điểu khiển bắt, bám mục tiêu trong các khí tài quan sát, điều khiển lập trình trong 
các thiết bị  gia công cắt gọt, điều khiển các cơ  cấu lái phương và chiều trong 
máy bay...

Trong công nghệ máy tính, động cơ bước được sử dụng cho các loại ổ đĩa cứng, 
ổ đĩa mềm, máy in...

2.2 Phân loại và đặc điểm của động cơ bước

2.2.1 Phân loại
Xét về câu tạo động cơ bước có 3 loại chính:
Động cơ bước nam châm vĩnh cửu
Động cơ bước biến trở từ 
Động cơ bước lai (động cơ bước hỗn hợp)
Về cơ bản động cơ bước lai không khác biệt gì với động cơ nam châm vĩnh cửu
Nếu mất đi nhãn trên động cơ  nam châm vĩnh cửu hoặc động cơ  biến trở  từ, 
chúng ta vẫn có thế phân biệt hai loại động cơ này bằng cảm giác mà không cần 
cấp điện cho chúng. Động cơ nam châm vĩnh cửu dường như có các nắc khi bạn  
dùng tay xoay nhẹ rotor của chúng, trong khi động cơ biến từ trở thì dường như 
xoay tự do (mặc dù cảm thấy chúng cũng có những nắc nhẹ bởi sự giảm từ tính 
trong rotor). Ta cũng có thê phân biệt hai loại động cơ  này bằng ohm kế. Động  
cơ  biến từ  trở  thường có 3 mấu, với một dây về  chung, trong khi đó, động cơ 
nam châm vĩnh cửu thường có hai mắấu phân biệt, có hoặc không có nút trung  
tâm. Nút trung tâm được dùng trong động cơ nam châm vĩnh cửu đơn cực.


Động cơ  bước phong phú về  góc quay. Các động cơ  kém nhất quay 90 độ  mỗi  
bước, trong khi đó các động cơ  nam châm vĩnh cửu xử  lý cao thường quay 1.8  
đến 0.72 độ  mỗi bước. Với một bộ  điều khiến, hầu hết các loại động cơ  nam 
châm vĩnh cửu và hỗn hợp đều có thế  chạy  ở  chế  độ  nửa bước, và một vài bộ 
điều khiến có thê điều khiến các phân bước nhỏ hơn hay còn gọi là vi bước.
Đối với cả  động cơ nam châm vĩnh cửu hoặc động cơ  biến từ  trở, nếu chỉ một  
mẫu của động cơ được kích, rotor (ở không tải) sẽ nhảy đến một góc cố định và 
sau đó giữ  nguyên  ở  góc đó cho đến khi moment xoắn vượt qua giá trị  moment  
xoắn giữ (hold torque) của động cơ.

2.2.2 Đặc điểm của từng loại động cơ bước
2.2.2.1 Động cơ nam châm vĩnh cửu
Động cơ nam châm vĩnh cửu lại được chia làm 3 loại: Kiểu đơn cực, kiểu lưỡng  

cực, kiêu nhiều pha.
A, Kiểu đơn cực

Hình   Động cơ nam châm vĩnh cửu kiểu đơn cực

Động cơ  bước đơn cực, cả  nam châm vĩnh cửu và động cơ  hỗn hợp, với 5, 6  
hoặc 8 dây ra thường được quân như sơ đô hình 1, với một đâu nôi trung tâm trên 
các cuộn. Khi dùng, các đâu nôi trung tâm thường được nôi vào cực dương nguôn 


câp, và hai đâu còn lại của môi mâu lân lượt nôi đât đê đảo chiêu từ  trường tạo  
bởi cuộn đó.
Mẫu 1 năm ở cực trên và dưới của stator, còn mẫu 2 nằm ở hai cực bên phải và 
bên trái động cơ. Rotor là một nam châm vĩnh cửu với 6 cực, 3 Nam và 3 Bắc, 
xếp xen kẽ trên vòng tròn. Để xử  lý góc bước  ở mức độ  cao hơn, rotor phải có  
nhiều cực đối xứng hơn. Động cơ 30 độ mỗi bước trong hình là một trong những  
thiết kế động cơ nam châm vĩnh cửu thông dụng nhất, mặc dù động cơ có bước 
I5 độ và 7.5 độ là khá lớn. Người ta cũng đã tạo ra được động cơ nam châm vĩnh 
cửu với mỗi bước là 1.8 độ  và với động cơ  hỗn hợp mỗi bước nhỏ nhất có thể 
đạt được là 3.6 độ đến 1.8 độ, còn tốt hơn nữa, có thê đạt đến 0.72 độ.
Như  trong hình, dòng điện đi qua từ  đầu trung tâm của mẫu 1 đến đầu a tạo ra  
cực Bắc trong stator trong khi đó cực còn lại của stator là cực Nam. Nếu điện ở 
mẫu bị  ngắt và kích mẫu 2, rotor sẽ  quay 30 độ, hay I bước. Để  quay động cơ 
một cách liên tục, chúng ta chỉ cần áp điện vào hai mẫu của đông cơ theo dãy:
Mấu la 1000100010001000100010001 Mắu 1a 1100110011001100110011001 
Mấu Ib 0010001000100010001000100 Mắu 1b 0011001100110011001100110 Mấu 2a 
0100010001000100010001000   Mắu   2a   0110011001100110011001100   Mấu   2b 
0001000100010001000100010 Mắu 2b 1001100110011001100110011
Thời gian ­­> 

Thời gian ­­>

Nhớ  rằng hai nửa của một mẫu không bao giờ  được kích cùng một lúc. Cả  hai 
dãy nêu trên sẽ  quay một động cơ  nam châm vĩnh cửu một bước  ở  mỗi thời  
điểm. Dãy bên trái chỉ cấp điện cho một mẫu tại một thời điểm, như mô tả trong  
hình trên. Vì vậy, nó dùng ít năng lượng hơn. Dãy bên phải đòi hỏi cấp điện cho  
cả hai mẫu một lúc và nói chung sẽ tạo ra một moment xoắn lớn hơn dãy bên trái  
1.4 lần trong khi phải cấp điện gấp 2 lần.
Vị trí bước được tạo ra bởi hai chuỗi trên không giống nhau; kết quả, kết hợp 2 
chuỗi trên cho phép điều khiển nửa bước, với việc dừng động cơ  một cách lần 
lượt tại những vị trí đã nêu ở một trong hai dãy trên. Chuỗi kết hợp như sau:


Mẫu la 11000001110000011100000111 Mẫu Ib 00011100000111000001110000 Mẫu 
2a 01110000011100000111000001 Mẫu 2b 00000111000001110000011100
Thời gian ­­>

Hình   Hình minh họa cấp xung điều khiển
B, Kiểu đơn cực
Động cơ nam châm vĩnh cửu hoặc hỗn hợp lưỡng cực có cầu trúc cơ khí giống y  
như  động cơ  đơn cực, nhưng hai mẫu của động cơ  được nối đơn giản hơn,  
không có đầu trung tâm. Vì vậy, bản thân động cơ thì đơn giản hơn, nhưng mạch  
điều khiến để đảo cực mỗi cặp cực trong động cơ thì phức tạp hơn.
Minh hoạ ở hình 3 chỉ ra cách nối động cơ, trong khi đó phần rotor ở đây giống y  
như ở hình 1 Mạch điều khiển cho động cơ đòi hỏi một mạch điều khiển cầu H  
cho mỗi mẫu. Tóm lại, một cầu H cho phép cực của nguôn áp đến mỗi đầu của 
mẫu được điều khiển một cách độc lập. Các dãy điều khiển cho mỗi bước đơn
của loại động cơ  này được nêu bên dưới, dùng + và ­ đê đại diện cho các cực  
của nguôn áp được áp vào môi đâu của động cơ:

Đầu la + ­­­ + ­­­ + ­­­ + ­­­

++ ­­ ++ ­­ ++ ­­ ++ ­­ + ­­

Đầu 1b ­­ + ­­­ + ­­­ + ­­­ + ­

­­ ++ ­­ ++ ­­ ++ ­­ ++ ­­ + 

Đầu 2a ­ + ­­­ + ­­­ + ­­­ + ­­

­ ++ ­­ ++ ­­ ++ ­­ ++ ­­ + ­

Đầu 2b ­­­ + ­­­ + ­­­ + ­­­ +

+­­ ++ ­­ ++ ­­ ++ ­­ ++ ­­ +

thời gian ­­>

Hình   Cách nối động cơ

Chú ý rằng những dãy này giống như trong động cơ nam châm vĩnh cửu đơn cực,  
ở  mức độ  lý thuyết, và răng  ở  mức độ  mạch đóng ngắt cầu H, hệ  thống điều  
khiến cho hai loại động cơ này là giông nhau.
Để phân biệt một động cơ nam châm vĩnh cửu hai cực với những động cơ 4 dây  
biến từ  trở, đo điện trở  giữa các cặp dây. Chú ý là một vài động cơ  nam châm  
vĩnh cửu có 4 mắu độc lập, được xếp thành 2 bộ. Trong mỗi bộ, nếu hai mẫu 
được nối tiếp với nhau, thì đó là động cơ hai cực điện thế cao. Nếu chúng được  
nỗi song song, thì đó là động cơ hai cực dùng điện thế thấp. Nếu chúng được nồi 
tiếp với một đầu trung tâm, thì dùng như với động cơ đơn cực điên thế thấp.

C, Kiểu nhiều pha


Hình   Các pha và cách nối dây của động cơ bước 5 pha thành 5 đầu ra

Một bộ phận các động cơ không được phố  biến như những loại trên đó là động  
cơ nam châm vĩnh cửu mà các cuộn được quấn nối tiếp thành một vòng kín như 
hình 1 Thiết kế phô biến nhất đối với loại này sử  dụng dây nối 3 pha và 5 pha. 
Bộ  điều khiển cần 1∕2 cầu H cho mỗi một đầu ra của động cơ, nhưng những 
động cơ này có thê cung cấp moment xoắn lớn hơn so với các loại động cơ bước  
khác cùng kích thước. Một vài động cơ  5 pha có thể  xử  lý cấp cao để  có được 
bước 0.72” (500 bước mỗi vòng). Với một động cơ 5 pha như trên sẽ quay mười  
bước mỗi vòng bước, như trình bày dưới đây:
Đầu I +++ ­­­­­ +++++­­­­­ ++
Đầu 2 ­­ +++++­­­­ +++++­­­
Đầu 3 + ­ ­ ­ ­ ­ +++++­­­­­ ++++
Đầu 4+ ++++­­­­ +++++­­­­­
Đầu 5 ­­­­+ + +++­­­­ +++++­
thời gian ­­>


Ở đây, giống như trong trường hợp động cơ hai cực, mỗi đầu hoặc được nối vào 
cực dương hoặc cực âm của hệ  thống cấp điện động cơ. Chú ý rằng, tại mỗi  
bước, chỉ  có một đầu thay đối cực. Sự  thay đối này làm ngắt điện  ở  một mấu 
nối vào đầu đó (bởi vì cả hai đầu của mấu có cùng điện cực) và áp điện vào một  
mấu đang trong trạng thái nghỉ  trước đó. Hình dạng của động cơ  được đề  nghị 
như  hình 4, dãy điều khiển sẽ  điều khiến động cơ  quay 2 vòng. Đề  phân biệt 
động cơ 5 pha với các loại động cơ có 5 dây dẫn chính, cần nhớ rằng, nếu điện 
trở  giữa 2 đầu liên tiếp của một động cơ  5 pha là R, thì điện trở  giữa hai đầu  
không liên tiếp sẽ là 1.5R.

Và cũng cần ghi nhận răng một vài động cơ 5 pha có 5 mẫu chia, với 10 đầu dây  
dẫn chính. Những dây này có thể  nối thành hình sao sử  dụng mạch điều khiến  
gồm 5 nửa cầu H, nói cách khác mỗi mắu có thê được điều khiển bởi một vòng 
cầu H đầy đủ của nó. Đề tránh việc tính toán lý thuyết với các linh kiện điện tử,  
có thể dùng chip mạch cầu tích hợp đầy đủ đề tính toán gần đúng.
2.2.2.2 Động cơ bước biến trở từ

Hình  
Nếu motor có 3 cuộn dây, được nói như  trong biểu đồ  hình 5, với một đầu nối 
chung cho tất cả  các cuộn, thì nó chắc hăn là một động cơ  biến từ  trở. Khi sử 
dụng, dây nôi chung (C) thường được nối vào cực dương của nguồn và các cuộn  
được kích theo thứ  tự  liên tục. Dấu thập trong hình 5 là rotor của động cơ  biến 
từ trở quay 30 độ mỗi bước. Rotor trong động cơ này có 4 răng và stator có 6 cực, 


mỗi cuộn quân quanh hai cực đối diện. Khi cuộn Ï được kích điện, răng X của  
rotor bị  hút vào cực 1. Nếu dòng qua cuộn 1 bị  ngắt và đóng dòng qua cuộn 2, 
rotor sẽ quay 30 độ theo chiều kim đồng hồ và răng Y sẽ hút vào cực 2. Để quay  
động cơ này một cách liên tục, chúng ta chỉ cần cấp điện liên tục luân phiên cho 
3 cuộn. Theo logic đặt ra, trong bảng dưới đây l có nghĩa là có dòng điện đi qua  
các cuộn, và chuỗi điều khiến sau sẽ quay động cơ  theo chiều kim đồng hồ  24 
bước hoặc 2 vòng:
Cuộn I 1001001001001001001001001
 Cuộn 2 0100100100100100100100100 
Cuộn 3 0010010010010010010010010
 thời gian ­­>
Hình dạng động cơ  được mô tả  trong hình 2.1, quay 30 độ  mỗi bước, dùng số 
răng rotor và số  cực stator tôi thiểu. Sử  dụng nhiều cực và nhiều răng hơn cho 
phép động cơ  quay với góc nhỏ  hơn. Tạo mặt răng trên bề  mặt các cực và các  
răng trên rotor một cách phù hợp cho phép các bước nhỏ đến vài độ.

2.2.2.3 Động cơ bước lai

Hình  


Về cấu tạo kết hợp cả 2 loại trên, phát huy được ưu điểm của 2 loại. Rotor cho  
động cơ  bước lai có nhiều răng , giống như  loại từ  thông thay đổi, chứa lõi từ 
hóa tròn đồng tâm xoay quanh trục của nó.
Có moomen hãm khi ngắt điện,có mômen giữ và mômen quay lớn, hoạt động với  
tốc độ cao và có số bước lớn.

2.3 Đặc điểm của hệ truyền động điện động cơ bước 

Hệ truyền động động cơ bước có 5 đặc điểm cơ bản:
1. Không chỗi than: Không xảy ra hiện tượng đánh lửa chỗi than làm tôn hao  
năng lượng, tại một số môi trường đặc biệt (hầm lò...) có thể gây nguy hiểm.
2.Tạo được mômen giữ: Một vẫn đề khó trong điều khiến là điều khiển động cơ 
ở  tốc độ  thấp mà vẫn giữ  được mômen tải lớn. Động cơ  bước là thiết bị  làm  
việc tốt trong vùng tốc độ  nhỏ. Nó có thể  giữ  được mômen thậm chí cả  vị  trí 
nhừ vào tác dụng hãm lại của từ trường rotor.
3. Điều khiển vị trí theo vòng hở: Một lợi thế rất lớn của động cơ bước là ta có  
thể điều chỉnh vị trí quay của roto theo ý muốn mà không cần đến phản hồi vị trí 
như các động cơ khác, không phải dùng đến encoder hay máy phát tốc (khác với 
servo).
4. Độc lập với tải: Với các loại động cơ khác, đặc tính của tải rất ảnh hưởng tới  
chất lượng điều khiến. Với động cơ  bước, tốc độ  quay của rotor không phụ 
thuộc vào tải (khi vẫn nằm trong vùng momen có thể kéo được). Khi momen tải 
quá lớn gây ra hiện tượng trượt, do đó không thê kiểm soát được góc quay.
5. Đáp  ứng tốt: Dộng cơ  bước có thể  đáp  ứng tốt khi khởi động, dừng và đảo  
chiều quay một cách dễ dàng.

2.4 Nguyên lý hoạt động và mạch điều khiển


2.4.1 Nguyên lý hoạt động

Khác với động cơ  đồng bộ  bình thường, rôto của động cơ  bước không có cuộn 
dây khởi động mà nó được khởi động bàng phương pháp tân sô.Rôto cửa động cơ 
bước có thê được kích thích (rôto tích cục) hoặc không được kích thích (rôto thụ 
động). 

Hình    Sơ đồ nguyên lý đông cơ bước m pha với rôto có 2 cực (2p=2) và không  
được kích thích.

Động cơ bước không quay theo cơ chế thông thường, chúng quay theo từng bước 
nên có độ chính xác rất cao về mặt điều khiến học. Chúng làm việc nhờ các bộ 
chuyền mạch điện tử  đưa các tín hiệu điều khiến vào sfato theo thứ  tự  và một  
tần số nhất định. Tổng số góc quay của rôto tương ứng với số lần chuyên mạch, 
cũng như
chiều quay và tốc độ  quay của rôto phụ  thuộc vào thử  tự  chuyển đôi và tần số 
chuyển đối.


Hình   Hình minh họa thứ tự cấp điện các cuộn dây và các bước
2.4.2 Điều khiến tốc độ và chiều quay của động cơ bước

Động cơ bước thường quay theo các bước xác định vì vậy mà nó thường sử dụng  
chủ yếu để điều khiến thích nghi nghĩa là tốc độ quay biến đổi liên tục,thậm chí 
động cơ bước phải dừng và đứng yên ở vị trí bám sát.với lẽ đó,vận tốc quay của 
động cơbước thường luôn được hiểu là vận tốc trung bình Vtb

f : tần số dịch bước (f=n/t ,trong t giây ta thực hiện n lần dịch bước mỗi lần dịch  
1 bước)
: là góc của 1 bước của động cơ
Từ  công thức ta thấy Việc điều khiến động cơ  bước được thực hiện băng cách  
thay đổi tần số dịch bước f.lưu ý rằng tần số dịch bước f trong trường hợp tổng  
quát không đồng nhất với tần số  các xung điều khiển,mà nó là tổ  hợp của sự 
biến đổi các trạng thải của cá xung điều khiển đó và việc điều khiển này được 


thực hiện bởi bộ vi xử lý. Vận tốc tức thời và vận tốc trung bình trên đô thị  mô  
men ­vận tốc phải nhỏ hơn vận tốc cực đại v„ụạ„ thì mô men động cơ mới giữ 
mức cực đại
Chiều quay của động cơ. bước phụ  thuộc vào thứ  tự  chuyên dịch các bước(thứ 
tự chuyển dịch các trạng thái cấp điện của các cuộn dây).Chăng hạn ,rô to đang ở 
vị trí bước thứ n;nếu ta cấp điện sao cho nó chuyền sang vị trí bước thứ (n+1) thì 
động cơ quay phải; nếu ta cấp điện sao cho rô to chuyên sang vị trí bước thứ(n­1)  
thì động cơ quay trái. việc phát xung để cấp điện do bộ xử lý điều khiển
Với động cơ  2pha,điều khiển cả  bước có 4 trạng thái cấp điện,nếu điều khiển  
nửa bước sẽ có 8 trạng thái cấp điện.với động cơ 4 pha được cấp xung] cực thì 
cũng có 4 và 8 trạng thái như trên cho 2 trường hợp điều khiển cả  bước và nửa  
bước.bảng sau cả  bước có 4 trạng thái 1,3,5,7 hoặc 2,4,6,8.cả  bước có cả  8§  
trạng thái của động cơ 4 pha
2.5 Các chế độ hoạt động
Động cơ bước hoạt động ở 3 chế độ: Full step, haÏlf step và micro step 
Chế độ full step

Động cơ bước tiêu chuẩn có rotor 200 răng , hoặc 200 full step cho mỗi trục xoay  
của động cơ. Chia 200 bước cho 360 ° 's sẽ được một góc full step 1,8 °. Thông  
thường, chế độ full step được thực hiện băng cách tiếp điện cho theo thứ tự liên 
tiếp theo số chăn cuộn dây hoặc số lẻ cuộn dây, trong khi duy trì dòng thay đôi.  

Về cơ bản mỗi đầu vào từ trình điều khiển tương đương một bước.
Chế độ half step

Half step đơn giản chỉ có nghĩa là động cơ quay ở 400 bước mỗi vòng. Trong chế 
độ  này, một trong những cuộn dây được tiếp điện và sau đó hai cuộn dây được 
tiếp điện thay phiên ( đây cách cấp điện theo thứ  tự  số  lẻ  cuộn dây rồi tới số 


chãn cuộn dây hoặc ngược lại), làm các cánh quạt xoay ở nửa khoảng cách, hoặc  
0,9 ° 1s, (Các tác dụng tương tự có thể đạt được bằng cách điều khiển ở chế độ 
full step với 400 bước cho môi vòng xoay động cơ). Tuy nhiên, nửa bước là một  
giải pháp thực tế hơn trong các ứng dụng công nghiệp. Mặc dù nó cung cấp mô­
men xoắn hơi ít hơn. Chế  độ  nửa bước giảm số  lượng "sự  tăng vọt" vốn có 
trong vận hành chế độ full step.
Chế độ micro step

Công nghệ vi bước điều khiến dòng điện tại các cuộn dây đến một mức độ  mà  
số  vị  trí giữa các cực được chia nhỏ  hơn nữa. Bộ  điều khiến vi bước AMS có  
khả  năng luân phiên tại 1 /256 của một bước (mỗi bước) tương  ứng với 51.200  
bước mỗi vòng xoay (đối với dòng động cơ  1,8 độ). Vi bước thường được sử 
dụng trong các ứng dụng đòi hỏi phải định vị chính xác và sự chuyển hóa tốt hơn  
nhiều tốc độ.