Tài liệu Động cơ bước - Stepping motor docx

Động cơ bước - Stepping motor
1. Mở đầu
2. Phân loại động cơ bước
3. Mạch điều khiển động cơ bước
4. Hạn chế dòng điện
By Lê Anh Tuấn 12/2002

Động cơ bước - Mở đầu
Lợi ích sử dụng động cơ bước:
 Không chổi than: Không xảy ra hiện tượng đánh lửa chổi than làm tổn hao
năng lượng, tại một số môi trường đặc biệt (hầm lò...) có thể gây nguy hiểm.
 Tạo được mômen giữ: Một vấn đề khó trong điều khiển 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.
 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).
 Độc lập với tải: Với các loại động cơ khác, đặc tính của tải rất ảnh hưởng tới
chất lượng điều khiển. 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 thể kiểm soát được góc quay.
By Lê Anh Tuấn 12/2002

Động cơ bước-Phân loại
Động cơ bước với rotor là nam châm vĩnh cửu
Động cơ loại đơn cực (Unipolar), thường có 6
đầu ra. Đầu 1,2 thường được nối với cực
dương, hai đầu a và b có thể được nối xuống
đất hoặc không sẽ quyết định chiều quay của

động cơ.
+ Khi mất nhãn mác, khi quay trục động
cơ bước có rotor là nam châm vĩnh cửu ta
sẽ thấy vướng theo chu kỳ răng cưa.Trong
khi đó, nếu là động cơ từ trở sẽ thấy trơn.
+ Cũng có thể phân biệt bằng đồng hồ
vạn năng. Động cơ từ trở thường có 3-4
cuộn dây được đấu chung GND trong khi
động cơ nam châm vĩnh cửu thì không.
Động cơ loại lưỡng cực (Bipolar), thường có
4 đầu ra. Về cấu tạo đơn giản hơn nhưng khó
cho điều khiển vì phải đảo chiều dòng điện
qua cuộn dây a,b.
By Lê Anh Tuấn 12/2002

Động cơ bước-Phân loại
Động cơ bước kiểu từ trở
Thông thường có ba hoặc bốn cuộn dây đấu chung một đầu. Đầu chung được nối với
nguồn dương, các đầu còn lại lần lượt cho thông với đất để quay rotor.
Trên hình vẽ, rotor có 4 răng và stator có 6 cực. Mỗi cuộn dây sẽ được quấn trên hai cực
đối nhau. Vì vậy, giả sử, khi cấp điện cho cực 1 (stator), rotor sẽ quay cực gần nhất (X)
để răng thẳng với cực 1. Cắt điện cuộn số 1, tiếp tục cấp điện cho cuộn 2, rotor sẽ quay
răng tiếp sau (Y) cho thẳng với cực 2. Cứ như vậy điều khiển quay rotor.
Nguyên lý:
By Lê Anh Tuấn 12/2002

Động cơ bước-Mạch điều khiển
Sơ đồ điều khiển cơ bản - động cơ từ trở
Điện áp được cấp qua các khoá chuyển để nuôi các cuộn dây, tạo ra từ trường làm
quay rotor. Các khoá ở đây không cụ thể, có thể là bất cứ thiết bị đóng cắt nào điều

khiển được như rơle, transitor công suất... Tín hiệu điều khiển có thể được đưa ra từ
bộ điều khiển như vi mạch chuyên dụng, máy tính.
By Lê Anh Tuấn 12/2002

Động cơ bước - diode
VẤN ĐỀ BẢO VỆ KHOÁ CHUYỂN
Do cuộn dây động cơ có tính chất cảm
nên không thể đóng cắt dòng qua cuộn
dây ngay lập tức. Khi đóng, dòng trong
cuộn dây tăng từ từ, trễ so với áp. Khi
mở khoá, dòng này có thể gây lên một
điện áp lớn đánh thủng tiếp điểm của
khoá.
Để tránh vấn đề này có hai phương cách giải quyết:
+ Mắc vào hai đầu cuộn dây một diode ngược
+ Mắc vào hai đầu cuộn dây một tụ điện
2 2
2
2
_ ax
/ 2 / 2
( )
van m ng
P CU LI
LI
C
U U
= =
>
−

C1: Diode đảm bảo dẫn dòng qua trong một thời gian
ngắn. Nếu dùng diode thường, loại 1N400x cần mắc
song song thêm một tụ nhỏ.
C2: Khi mở khoá, năng lượng trong cuộn dây sẽ được nạp vào tụ. Điện áp trên bản cực tụ cao
hơn điện áp nguồn và phải đảm bảo nhỏ hơn điện áp chịu đựng của khoá chuyển. Từ đó có công
thức tính tụ bảo vệ như trên. Khi khoá đóng, áp từ tụ xả qua khoá và khoá cũng cần chịu được
điện áp này.
By Lê Anh Tuấn 12/2002

Động cơ bước-Uninpolar
ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BƯỚC ĐƠN CỰC
ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BƯỚC ĐƠN CỰC
By Lê Anh Tuấn 12/2002