Motore passo passo: Laboratorio di Elettronica 1

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1 Motore passo passo: Laboratorio di Elettronica 1

2 Motore passo passo: Cuscinetto Rotore Cuscinetto Statore Laboratorio di Elettronica 2

3 Motore passo passo: Statore ( #8 bobine contrapposte a due a due: #5 poli su ogni bobina) Rotore ( #2 tamburi magnetici con i poli sfalsati; #5 poli su ogni tamburo) Laboratorio di Elettronica 3

4 Specifiche tecniche del motore passo passo [codice RS:44-436] Tensione nominale (V) Corrente nominale () Resistenza (Ω).. nduttanza (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, ,8 B Si 6 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 (2 passi per giro completo). Laboratorio di Elettronica 4

5 Specifiche tecniche del motore passo passo [codice RS:44-436] Bianco Marrone Rosso Ph.. 1 Ph.. 2 Ph.. 3 Blu Marrone Giallo Ph.. 4 Laboratorio di Elettronica 5

6 (N cm) Specifiche tecniche del motore passo passo [codice RS:44-436] Laboratorio di Elettronica 6

7 GLOSSARO Laboratorio di Elettronica 7

8 rincipio di funzionamento di un motore passo passo: Rotore (costituito da un insieme di magneti permanenti) Statore (costituito da elettromagneti) 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. Laboratorio di Elettronica 8

9 l 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). 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). 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. E 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. Per far ruotare l albero alla velocita voluta bastera agire sulla frequenza degli impulsi. Laboratorio di Elettronica 9

10 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 Laboratorio di Elettronica 1

11 Un motore passo passo di tipo ibrido è costituito da un rotore e da uno statore. l 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. 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. Laboratorio di Elettronica 11

12 Configurazioni dei fili di collegamento per un motore passo passo: Laboratorio di Elettronica 12

13 Nei motori a due avvolgimenti, detti 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. n 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. 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). Laboratorio di Elettronica 13

14 Nello schema è riportato un motore a sei fili motore a sei 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. Laboratorio di Elettronica 14

15 l sistema base di funzionamento è detto wavemode : con esso la corrente è applicata ad una sola delle fasi alla volta. Passo Ph1 Ph3 Ph2 Ph Per ottenere la rotazione del motore è necessario scorrere ciclicamente le righe della tabella, cambiando la fase in cui la corrente scorre. Laboratorio di Elettronica 15

16 n modalità two-phase-on, la corrente è applicata contemporaneamente a due fasi. n 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 Ph Laboratorio di Elettronica 16

17 La modalità half-step è in pratica l'alternarsi di due configurazioni: cioe del metodo base wavemode e del metodo two-phase-on. Risulta raddoppiato il numero di passi per compiere un giro completo. Si ha una certa irregolarità nella coppia meccanica, la quale ad ogni passo cambia da 1 a 1.4 e viceversa. Passo Ph1 Ph3 Ph2 Ph4 Laboratorio di Elettronica 17

18 Quando si pilotano carichi induttivi, è sempre necessario inserire diodi di ricircolo è sempre necessario inserire diodi di 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. Laboratorio di Elettronica 18