Definicja i budowa silnika krokowego
Silnik krokowy to urządzenie, cechujące się impulsowym zasilaniem prądem elektrycznym. Z tego względu wirnik nie wykonuje obrotu ruchem ciągłym, tylko za każdym razem wykonuje ruch o ustalony wcześniej kąt obrotu. Sprzęt nadaje się do wyznaczania dokładnej pozycji przy sterowaniu w otwartej pętli sprzężenia zwrotnego. Jego praca polega na wykonywaniu pojedynczych kroków, stąd też jego nazwa. Podczas działania sprzętu, można zauważyć w nim charakterystyczne drżenie. Kąt obrotu wirnika silnika jest ściśle uzależniony od dostarczanych impulsów z układu sterowania. Z kolei prędkość kątowa wirnika stanowi wartość proporcjonalną do częstotliwości tych impulsów.
Pod względem budowy wyróżnia się silniki krokowe z magnesami stałymi – PM, reluktancyjne – VR oraz hybrydowe – HB. Do najbardziej rozpowszechnionych należy hybrydowy silnik krokowy, stanowiący połączenie zalet wszystkich pozostałych rodzajów urządzeń.
Modele hybrydowe wyposażono w magnesy trwałe. Podzespoły posiadają różną liczbę wyprowadzeń: 4 – klasyczny silnik dwufazowy, 6 – uzwojenia mają środkowe odczepy i 8 – uzwojenia podzielone na pół. Parametr ma wpływ na konfigurację sprzętu. Bez wątpienia, najlepiej sprawdzają się silniki krokowe z największą liczbą wyprowadzeń, ponieważ determinują one właściwości danego modelu. Co więcej, jeśli urządzenie ma stosunkowo niską prędkość obrotową – występują w nim połączenia szeregowe. Z kolei przy wyższych wartościach, silnik krokowy wyposażony jest w połączenia równoległe. Należy wówczas pamiętać, że tego typu sprzęt wymaga wyższego prądu zasilania, a na jego trwałość mają wpływ tylko łożyska, ponieważ nie posiada szczotek.
Silnik krokowy – sposób działania
Kolejną ważną kwestią jest sposób, w jaki działa silnik krokowy. Sterowanie odbywa się przy pomocy sterowników, które zapewniają pojedynczy mikrokrok. Oprogramowanie umożliwia pozycjonowanie sprzętu ze zwiększoną rozdzielczością. Ponadto ruch wirnika zależy od ilości impulsów sterujących, a prędkość kątowa jest do nich proporcjonalna.
Na rynku wyróżniono dwa rodzaje napędów krokowych: bipolarne i unipolarne. Pierwszy z nich charakteryzuje się uzyskaniem wyższego momentu z silnika i wymaga bardziej zaawansowanego sterownika w stosunku do modelu unipolarnego. Z kolei drugi z wymienionych urządzeń cechuje prostsza budowa i mniej wymagające oprogramowanie.
Silnik krokowy – zastosowanie
Silniki krokowe cechuje wysoka dokładność pozycjonowania, dzięki czemu sprawdzają się wszędzie tam, gdzie wymagany jest kontrolowany ruch. Najczęściej znajdują zastosowanie w takich dziedzinach, jak:
-
Automatyka przemysłowa – można je znaleźć we frezarkach CNC, maszynach grawerujących, dozujących, a także urządzeniach medycznych i markerach. Nierzadko stosowane są w ploterach plazmowych i do cięcia laserem;
-
Robotyka przemysłowa – sterowanie manipulatorami;
-
Drukarki – wykorzystywane do przesuwu papieru i sterowania ruchem głowicy drukującej;
-
Czytniki DVD/CD – pozycjonowanie głowicy w urządzeniach.
Na rynku można znaleźć wiele różnorodnych rodzajów sprzętu, jakim jest silnik krokowy. Cena każdego z nich stanowi odzwierciedlenie parametrów urządzenia, tj. napięcia zasilania, maksymalnej prędkości pracy, rezystancji uzwojenia, nominalnego natężenia prądu oraz napięcia znamionowego uzwojeń. Każda z wymienionych cech ma wpływ na wytrzymałość, prędkość i dokładność działania silnika krokowego.