TAHA
11-11-2009, 11:40 AM
انواع موتورها
انواع موتور و درایورهای آن ها
يكي از مهمترين اجزای يك ربات بخش مکانیکی و سيستم توليد كننده نیروی محرکه آن مي باشد.
از موتور براي تبديل انرژي الكتريكي به انرژي مكانيكي استفاده مي‌شود.
بسته به كاركرد ربات ، توان مصرفي ، دقت لازم و پارامترهايي از اين قبيل نوع موتور ربات انتخاب مي شود. بي شك يكي از مشخصه هاي اصلي موفقيت يك ربات انتخاب صحيح موتور محرك ربات مي باشد. در يك دسته بندي كلي سه نوع موتور الكتريكي وجود دارد:
· موتور AC
· موتور DC
· موتور پله‌اي (Stepper motor)
در اين گفتار تنها به بررسي اجمالي خصوصيات اين سه نوع موتور و مقايسه آنها اشاره خواهد شد:
موتور AC
· معمولاً در مدارهايي با مصرف انرژي زياد و دستگاههاي الكتريكي خانگي مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
· اين موتورها با جريان متناوب برق كار مي‌كنند لذا به آنها موتور AC گفته مي‌شود. يخچال ، جاروبرقي و آبميوه گيري موتور AC دارند.
· مكانيسم كنترلي موتورهايAC تقريباً پيچيده است.
· براي كنترل ميزان چرخش موتور از وسيله‌اي به نام شیفت انكودر استفاده مي‌شود.
موتور DC
· توان مكانيكي آنها عموماً كمتر از موتورهاي AC است.
· موتورهاي DC ساختار ساده‌اي دارند.
· بسياري از اسباب بازيهاي برقي با موتور DC كار مي‌كنند.
· آرميچر بارزترين نوع موتور DC است.
· اغلب براي استفاده از موتورDC به مدار راه‌انداز نياز داريم.
· براي چرخش يكنواخت موتور DC فقط كافيست تغذيه موتور با يك ولتاژ DC صاف (رگوله( مثل باطري تأمين شود.
· ايراد موتور DC عدم امكان كنترل دقيق سرعت و چرخش موتور است. براي امتحان اين موضوع كافيست تغذيه يك آرميچر در حال چرخش را قطع كنيد و مشاهده كنيد كه مدتي طول مي كشد تا آرميچر بطور كامل از حركت باز ايستد.
· قيمت پايين، تنوع قدرت و سرعت، از جمله مزاياي استفاده از موتورهاي DC مي‌باشد.
موتور پله‌اي (Stepper motor)
· استپ موتور نوعي موتور مثل موتورهای DC است که حرکت دورانی تولید می کند. با این تفاوت که استپ موتورها دارای حرکت دقیق و حساب شده تری هستند.
· این موتورها به صورت درجه ای دوران می کنند و با درجه های مختلف در بازار موجود هستند.
· موتورهای پله ای موجود در بازار معمولا در دو نوع ۵ یا ۶ سیم يافت مي شود.
· موتور ديسك سخت يك نمونه موتور پله‌اي است.
· كاربرد اصلي اين موتورها در كنترل موقعيت است.
· اين موتورها ساختار كنترلي ساده‌اي دارند. لذا در ساخت ربات كاربرد زيادي دارند. بطوريكه به تعداد پالسهايي كه به يكي از پايه‌هاي راه انداز آن ارسال مي‌شود موتور به چپ يا راست مي‌چرخد.
· توان خروجي اين موتورها كمتر از دو نوع قبلي است.
· استفاده از موتور پله‌اي مشکلاتي از جمله وزن زیاد، قیمت بالا و قدرت بسیار کم را بدنبال دارد.
اصول كار موتور پله‌اي
· واژه پله به معنی چرخش به اندازه درجه تعریف شده موتور است.
مثلاً موتور پله‌اي با درجه ۱.۸ باید ۲۰۰ پله حركت كند تا ۳۶۰ درجه یا یک دور کامل بچرخ د: ۱.۸X۲۰۰ =۳۶۰
· یک استپ موتور با درجه ۱۵ فقط باید ۲۴ پله برای یک دور کامل انجام دهد : ۲۴X۱۵=۳۶۰
به اين ترتيب هرچه تعداد پلههاي يك موتور بيشتر باشد دقا چرخش آن افزايش مييابد.
· مكانيسم كنترلي موتور پله اي طوريست كه امکان کنترل سرعت به سادگي ميسر مي شود.
موتور پله كامل و نيم پله
· در حالت عادي ميزان چرخش موتور به تعداد پالسهاي اعمالي و گام موتور بستگي دارد. هر پالس يك پله موتور را مي‌چرخاند.
· با تحريك دو فاز مجاور در موتور مي‌توان موتور را به اندازه نيم پله حركت داد. به اين ترتيب تعداد پلههاي موتور دو برابر مي‌شود و در نتيجه دقت چرخش موتور هم دوبرابر مي گردد.
راه اندازي موتور پله‌اي
· تراشه L297 يك راه انداز مناسب براي موتور پله‌اي است.
· مدارهاي راه‌انداز متنوعي براي استفاده از موتورهاي پله‌اي وجود دارد. در اينجا از مدارمجتمع L297 و L298 براي راه‌اندازي موتور پله‌اي استفاده مي‌شود. كه طريقه بستن آن در شكل زير نشان داده شده است.
· جهت کنترل موتور به قابلیت هایی همچون حرکت به عقب و جلو، کنترل سرعت، کنترل جریان و توقف آنی موتور احتیاج داریم و این نیازها را درایور مورد نظر ما یعنی L298 براحتی تامین می نمايد. L298 یک آیسی پل-H دوتایی ( DUALH-Bridge) دارای ۱۵ پایه مي‌باشد که قادر است وظایفی چون چرخش موتور به عقب و جلو، کنترل سرعت، کنترل جریان و توقف آنی موتور را انجام دهد. كنترل موتور به اين شرح است كه پس از محاسبه ميزان چرخش موتور براي جابجايي مورد نظر با استفاده از ميكرو كنترلر به تعداد مورد نظر پالس به پايه راه انداز ارسال مي‌كنيم.
· يك پايه براي تعيين جهت چرخش (ساعتگرد و پاد ساعتگرد) مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
· پايه Enableمدار راه‌انداز را فعال و غير فعال مي‌نمايد.
انواع موتور و درایورهای آن ها
يكي از مهمترين اجزای يك ربات بخش مکانیکی و سيستم توليد كننده نیروی محرکه آن مي باشد.
از موتور براي تبديل انرژي الكتريكي به انرژي مكانيكي استفاده مي‌شود.
بسته به كاركرد ربات ، توان مصرفي ، دقت لازم و پارامترهايي از اين قبيل نوع موتور ربات انتخاب مي شود. بي شك يكي از مشخصه هاي اصلي موفقيت يك ربات انتخاب صحيح موتور محرك ربات مي باشد. در يك دسته بندي كلي سه نوع موتور الكتريكي وجود دارد:
· موتور AC
· موتور DC
· موتور پله‌اي (Stepper motor)
در اين گفتار تنها به بررسي اجمالي خصوصيات اين سه نوع موتور و مقايسه آنها اشاره خواهد شد:
موتور AC
· معمولاً در مدارهايي با مصرف انرژي زياد و دستگاههاي الكتريكي خانگي مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
· اين موتورها با جريان متناوب برق كار مي‌كنند لذا به آنها موتور AC گفته مي‌شود. يخچال ، جاروبرقي و آبميوه گيري موتور AC دارند.
· مكانيسم كنترلي موتورهايAC تقريباً پيچيده است.
· براي كنترل ميزان چرخش موتور از وسيله‌اي به نام شیفت انكودر استفاده مي‌شود.
موتور DC
· توان مكانيكي آنها عموماً كمتر از موتورهاي AC است.
· موتورهاي DC ساختار ساده‌اي دارند.
· بسياري از اسباب بازيهاي برقي با موتور DC كار مي‌كنند.
· آرميچر بارزترين نوع موتور DC است.
· اغلب براي استفاده از موتورDC به مدار راه‌انداز نياز داريم.
· براي چرخش يكنواخت موتور DC فقط كافيست تغذيه موتور با يك ولتاژ DC صاف (رگوله( مثل باطري تأمين شود.
· ايراد موتور DC عدم امكان كنترل دقيق سرعت و چرخش موتور است. براي امتحان اين موضوع كافيست تغذيه يك آرميچر در حال چرخش را قطع كنيد و مشاهده كنيد كه مدتي طول مي كشد تا آرميچر بطور كامل از حركت باز ايستد.
· قيمت پايين، تنوع قدرت و سرعت، از جمله مزاياي استفاده از موتورهاي DC مي‌باشد.
موتور پله‌اي (Stepper motor)
· استپ موتور نوعي موتور مثل موتورهای DC است که حرکت دورانی تولید می کند. با این تفاوت که استپ موتورها دارای حرکت دقیق و حساب شده تری هستند.
· این موتورها به صورت درجه ای دوران می کنند و با درجه های مختلف در بازار موجود هستند.
· موتورهای پله ای موجود در بازار معمولا در دو نوع ۵ یا ۶ سیم يافت مي شود.
· موتور ديسك سخت يك نمونه موتور پله‌اي است.
· كاربرد اصلي اين موتورها در كنترل موقعيت است.
· اين موتورها ساختار كنترلي ساده‌اي دارند. لذا در ساخت ربات كاربرد زيادي دارند. بطوريكه به تعداد پالسهايي كه به يكي از پايه‌هاي راه انداز آن ارسال مي‌شود موتور به چپ يا راست مي‌چرخد.
· توان خروجي اين موتورها كمتر از دو نوع قبلي است.
· استفاده از موتور پله‌اي مشکلاتي از جمله وزن زیاد، قیمت بالا و قدرت بسیار کم را بدنبال دارد.
اصول كار موتور پله‌اي
· واژه پله به معنی چرخش به اندازه درجه تعریف شده موتور است.
مثلاً موتور پله‌اي با درجه ۱.۸ باید ۲۰۰ پله حركت كند تا ۳۶۰ درجه یا یک دور کامل بچرخ د: ۱.۸X۲۰۰ =۳۶۰
· یک استپ موتور با درجه ۱۵ فقط باید ۲۴ پله برای یک دور کامل انجام دهد : ۲۴X۱۵=۳۶۰
به اين ترتيب هرچه تعداد پلههاي يك موتور بيشتر باشد دقا چرخش آن افزايش مييابد.
· مكانيسم كنترلي موتور پله اي طوريست كه امکان کنترل سرعت به سادگي ميسر مي شود.
موتور پله كامل و نيم پله
· در حالت عادي ميزان چرخش موتور به تعداد پالسهاي اعمالي و گام موتور بستگي دارد. هر پالس يك پله موتور را مي‌چرخاند.
· با تحريك دو فاز مجاور در موتور مي‌توان موتور را به اندازه نيم پله حركت داد. به اين ترتيب تعداد پلههاي موتور دو برابر مي‌شود و در نتيجه دقت چرخش موتور هم دوبرابر مي گردد.
راه اندازي موتور پله‌اي
· تراشه L297 يك راه انداز مناسب براي موتور پله‌اي است.
· مدارهاي راه‌انداز متنوعي براي استفاده از موتورهاي پله‌اي وجود دارد. در اينجا از مدارمجتمع L297 و L298 براي راه‌اندازي موتور پله‌اي استفاده مي‌شود. كه طريقه بستن آن در شكل زير نشان داده شده است.
· جهت کنترل موتور به قابلیت هایی همچون حرکت به عقب و جلو، کنترل سرعت، کنترل جریان و توقف آنی موتور احتیاج داریم و این نیازها را درایور مورد نظر ما یعنی L298 براحتی تامین می نمايد. L298 یک آیسی پل-H دوتایی ( DUALH-Bridge) دارای ۱۵ پایه مي‌باشد که قادر است وظایفی چون چرخش موتور به عقب و جلو، کنترل سرعت، کنترل جریان و توقف آنی موتور را انجام دهد. كنترل موتور به اين شرح است كه پس از محاسبه ميزان چرخش موتور براي جابجايي مورد نظر با استفاده از ميكرو كنترلر به تعداد مورد نظر پالس به پايه راه انداز ارسال مي‌كنيم.
· يك پايه براي تعيين جهت چرخش (ساعتگرد و پاد ساعتگرد) مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
· پايه Enableمدار راه‌انداز را فعال و غير فعال مي‌نمايد.