Motorul pas cu pas

Motoarele sincrone pas cu pas sunt destinate transformării impulsurilor de curent, în deplasări unghiulare sau liniare discrete, numite paşi. Motoarele pas cu pas pot îndeplini funcţia de decodificator al semnalelor liniare, utilizate în tehnica comenzilor numerice, permiţând realizarea unor sisteme automate discrete fără necesitatea prezenţei unei legături de reacţie. Această proprietate se bazează pe faptul că se stabileşte o corespondenţă riguroasă, univocă între informaţia primită sub formă de impulsuri şi deplasarea sau numărul de paşi pe care îi execută rotorul.

Motoarele pas cu pas prezintă proprietatea de a putea intra în sincronism faţă de impulsurile de comandă chiar din stare de repaus, funcţionând fără alunecare, frânarea efectuându-se, de asemenea, fără ieşirea din sincronism. Datorită acestui fapt se asigură porniri, opriri şi reversări bruşte fără pierderi de paşi în tot domeniul de lucru.

Viteza unui motor pas cu pas poate fi reglată în limite largi prin modificarea frecvenţei impulsurilor de intrare. Astfel, dacă pasul unghiular al motorului este 1,8° numărul de impulsuri necesare efectuării unei rotaţii complete este 200, iar pentru un semnal de intrare cu frecvenţa de 400 impulsuri pe secundă turaţia motorului este de 120 rotaţii pe minut. Motoarele pas cu pas pot lucra până la frecvenţe de 1000 - 20000 paşi / secundă, având paşi unghiulari cuprinşi între 180° şi 0,3°.

Motoarele pas cu pas şi-au găsit, largă aplicare în sistemele de comandă automată pe bază de program la acţionările maşinilor-unelte, la mecanismele în aplicaţii de mică putere, caracterizate de mişcări rapide, precise, repetabile: plotere x-y, unităţi de disc flexibil, deplasarea capului de imprimare la imprimante serie, acţionarea mecanismelor de orientare si prehensiune la roboti, deplasarea axială a elementelor sistemelor optice, mese de poziţionare 2D pentru maşinile de găurit etc.

Avantajele principale ale acestor tipuri de motoare sunt:

• convertesc direct şi univoc într-o deplasare determinată semnalele electrice fără a fi nevoie de reacţie;

• au o gamă largă de viteze, mai ales în domeniul valorilor mici, uzual între zero şi cîteva zeci de mii de paşi/sec.;

• prezintă o revoluţie excelentă a mişcării obiectului reglat, deoarece deplasarea se realizează cu paşi mici, precizie de poziţionare şi rezoluţie mari;

• memorează poziţia finală a obiectului reglat, uneori chiar şi după deconectarea de la sursă;

• sunt compatibile cu comanda numerică;

• gamă largă a frecvenţelor de comandă;

• permit porniri, opriri, reversări fără pierderi de paşi.

Principalele dezavantaje ale motoarelor pas cu pas sunt:

• unghi de pas, deci increment de rotaţie, de valoare fixă pentru un motor dat;

• viteză de rotaţie relativ scăzută;

• putere dezvoltată la arbore de valoare redusă;

• randament energetic scăzut.

Principiul de funcţionare, construcţia motoarelor pas cu pas

În figura 1 este prezentat un motor cu 6 poli aparenţi pe stator şi cu rotorul bipolar. Dacă se alimentează cu un puls de curent, înfăşurările de pe polii l şi 4, încât câmpul are direcţia verticală pe figură, atunci rotorul se orientează pe direcţia arătată în figura 1.a. Alimentând apoi înfăşurarea de pe polul 2 şi de pe polul 5 statoric (întrerupându-se alimentarea bobinelor l şi 4), rotorul se va orienta pe noua direcţie a câmpului, figura 1.b. Această rotire este posibilă, întrucât la momentul T/6, când se realizează alimentarea bobinelor 2 şi 5, cuplul are valoarea

şi maşina reuşeşte să ajungă în situaţia de funcţionare stabilă, rotorul fiind atras spre poziţia de echilibru stabil corespunzătoare alimentării statorului din acesta situaţie. Alimentând în continuare bobinele statorului conform diagramei 1.d, se obţine o funcţionare pas-cu-pas a motorului, mărimea pasului fiind α = π/3 rad., iar numărul de paşi la o rotaţie completă fiind . Viteza de rotaţie a rotorului este invers proporţională cu perioada T sau timpul dintre două semnale succesive (care, de fapt, este semiperioada T/ 2) şi direct proporţională cu frecvenţa impulsu¬rilor aplicate.

Figura 1.

În cazul în care impulsurile de curent se aplică la câte două perechi de poli alăturaţi, de exemplu 1 - 4 şi 2 - 5, rotorul mai prezintă încă o poziţie de echilibru stabil, cea prezentată în figura 1.c, adică la alimentarea cu succesiunea de impulsuri prezentată în fig. 7.21.c, unghiul de pas se reduce la , ceea ce înseamnă că într-o perioadă rotorul execută 12 paşi. În cazul alimentării după diagrama din figura 1.e poziţiile succesive ale rotorului devin 1.c, 1.a ….. etc.