استپر موتور و نقش آن در پرینتر سه بعدی
استپر موتور یا همون موتور پله ای نوعی از موتورهای الکتریکی هستن که میزان چرخش رو میشه به صورت خیلی دقیق کنترل کرد.
اکثر موتورهای DC یا AC وقتی روشن میشند میزان چرخش شون قابل کنترل نیست در صورتی که در استپر موتور ها این مقدار خیلی دقیق کنترل میشه
استپر موتور چقدر دقیق هست
عکس بالا شمای فنی این نوع موتور هست.تصور کنید هر دور چرخیدن کامل شفت استپر موتور رو 360 درجه در نظر بگیریم . امکان چرخش موتور با 1.8 درجه هست یعنی با 200 بار پله پله حرکت کردن موتور یک دور کامل میزن.البته این موتور ها درجه های مختلفی دارن که در ادامه مطلب بهشون اشاره میکنیم . حتی با میکرو استپ میشود این 1.8 درجه رو به بخش های کوچک تری تقسیم کرد.
فکر کنم حالا متوجه شدین چرا به این نوع موتور های استپر موتور یا موتور پله ای می گویین.
میکرو استپ چیست؟
میکرو استپ یا ریز گام به معنی تقسیم کردن هر پله به تعداد مشخص است . که توسط درایور یا راه انداز استپر موتور ها اعمال میشه که به نوع درایور از 1/16 تا 1/256 هست که هر استپ رو تقسیم میکنه.(درایور A4988 تا 1/16 میکرو استپ – درایور TMC تا 1/256 میکرو استپ) در مورد انواع درایور ها در مقاله آموزشی دیگه کاملا صحبت میکنیم.
مزایا میکرو استپ چیست؟
Full Step : سیگنال یک پله تمام
Micro Step : سیگنالی که تقسیم بر میزان رزولوشن یا دقت درایور استپر موتور شده
میکرو استپ علاوه بر دقیق تر چرخیدن استپر موتور به حرکت یک نواخت اون کمک میکنه و لرزش های شفت موتور رو به حداقل میرسونه . این گونه هست که چرخیدن پله پله تبدیل به حرکت روان و یک دست میشه.
استپر موتور ها چطور به صورت پله پله حرکت میکنن
به گیف بالا دقت کنید . در مرکز موتور آهن روبایی گرد با قطب های مثبت و منفی وجود داره ، قسمت بیرونی هم سیم پیچ هایی هست که با ایجاد میدان مغناطیسی ، باعث به حرکت در آمدن آهن روبای داخلی میشه . در تصویر زیر این آهن روبا استوانه ای رو میتونید مشاهده کنید.
آشنایی با اجزا استپر موتور
- Screw : این چهار پیچ برای بستن کل اجزا موتور در کنار هم هستند
- Front End Bell : درب جلویی موتور که محل قرار گیری بلبرینگ در داخلش در آمده
- Bearing : دو بلبرینگ در ابتدا و انتهای آهن ربا قرار دارن تا هسته موتور رو دقیقا در مرکز با کمترین اصطکاکی قرار بدن
- Shaft :شفت که از مرکز آهن ربا عبور کرده و به بیرون موتور جهت اتصال به محور ها آمده
- Rotor Laminations :ورقه های از جنس فولاد که آهن ربا ها بر روی شان قرار میگیرن
- Magnet : یا همون آهن ربا مغناطیسی دائم
- Wave Washer : این واشر به عنوان فنر عمل میکند و وزنی که روی شفت موتور می افتد رو مهار میکنه
- Stator Laminations : هسته فولادی که سیم پیچ های مسی بر روی اش پیچیده میشه
- Rear End Bell : در پشتی که محل قرار گیری بلبرینگ پشتی و سوکت موتور هست
فکر کنم تا اینجا با اصول کارکردن استپر موتور ها و اجزا اون آشنا شده باشین . این موتور ها از لحاظ های مختلفی دسته بندی میشن بر اساس تعداد سیم(پر کاربرد ترین برای استپر موتور برای پرینتر سه بعدی نوع 4 سیم و در مواردی 6 سیم هست) ، بر این اساس که هر کدوم از پله ها یی که میچرخن چند درجه هستن(پر کاربرد ترین استپر موتور نوع 1.8 درجه هست) و این که چه جسته و ابعادی دارن(سایز فلنچ یا همون ابعاد موتور که به اختصار Nema 17 و Nema 23 البته کوچیک تر و بزرگتر از این ابعاد هم هست ولی برای پرینترهای سه بعدی کاربردی ندارن).
استپر موتور Nema 17
یکی از پر کاربرد ترین موتور ها برای ساخت پرینتر سه بعدی و دستگاه های لیزر و CNC هست.جریانی کمی میکشن که با استفاده از درایور های آنبرد میشه درایو شون کرد و نیاز به درایور های خارجی یا اکسترنال ندارن.جریان مصرفی این موتور ها بسته به گشتاور یا قدرت که تولید میکنن مختلف هست . به عنوان مثال استپ موتور با قدرت 3.5KG حدود 1.3 آمپر جریان می کشه .استپر موتور ها Nema 17 بر اساس گشتاور ، سایز شفت و تعداد سیم دسته بندی میشون
استپر موتور Nema 23
سایز بزرگتر این موتور ها باعث شده آهن ربا و سیم پیچ قوی تری داشته باشند و در نهایت گشتاور بیشتری تولید کنن . از این موتور ها در محورهایی از پرینتر سه بعدی که نیاز به قدرت کششی یا حرکتی بیشتر هست استفاده میشه . این موتور ها چون جریان بیشتری میکشن باید از درایورهای خارجی یا اکسترنال استفاده بشه. این موتور ها بر اساس قطر شفت (معمولا سایز 8 هستن) ، تعداد سیم (4 سیم یا 6 و8 ) و طول فلنچ (مستقیما روی قدرت و گشتاور تاثیر داره) دسته بندی میشن.
استپر موتور گیربکس دار
مواقعی هست که امکان استفاده از موتور بزرگتر رو نداریم و باید از یه استپر موتور سایز کوچیکتر استفاده کنیم . اینجاست که شفت اسپر موتور رو به یه گیربکس وصل میکنیم که قدرت و در مواقعی سرعتش رو افزایش بدیم . البته با افزایش قدرت سرعت موتور کاهش پیدا میکند و بلعکس . گیربکس های این موتور ها با ضریب های مختلفی هستن که این تبدیل رو انجام میدن البته قیمت خیلی بالایی دارن . معمولا نوع این گیر بکس ها با مکانیزم خورشیدی هستن.