Silnik krokowy - silnik elektryczny , w którym impulsowe zasilanie prądem elektrycznym powoduje, że jego wirnik nie obraca się ruchem ciągłym, lecz wykonuje za każdym razem ruch obrotowy o ściśle ustalonym kącie. Dzięki temu, kąt obrotu wirnika jest ściśle zależy od liczby dostarczonych impulsów prądowych, a prędkość kątowa wirnika jest dokładnie równa częstotliwości impulsów pomnożonej przez wartość kąta obrotu wirnika w jednym cyklu pracy silnika.
Kąt obrotu wirnika pod wpływem działania jednego impulsu może mieć różną wartość, zależnie od budowy silnika - jest to zwykle wartość od kilku do kilkudziesięciu stopni . Silniki krokowe, zależnie od przeznaczenia są przystosowane do wykonywania od ułamków obrotu na sekundę do nawet kilku tysięcy obrotów na sekundę.
Zalety i wady silnika krokowego:
Zalety:
Kąt obrotu silnika jest proporcjonalny do ilości impulsów wejściowych.
Silnik pracuje z pełnym momentem w stanie spoczynku (o ile uzwojenia są zasilane).
Precyzyjne pozycjonowanie i powtarzalność ruchu - dobre silniki krokowe mają dokładność ok. 3 - 5% kroku i błąd ten nie kumuluje się z kroku na krok.
Możliwość bardzo szybkiego rozbiegu, hamowania i zmiany kierunku.
Niezawodne - ze względu na brak szczotek. żywotność silnika zależy zatem tylko od żywotności łożysk.
Zależność obrotów silnika od dyskretnych impulsów umożliwia sterowanie w pętli otwartej, przez co silnik krokowy jest łatwiejszy i tańszy w sterowaniu.
Możliwość osiągnięcia bardzo niskich prędkości synchronicznych obrotów z obciążeniem umocowanym bezpośrednio na osi.
Szeroki zakres prędkości obrotowych uzyskiwany dzięki temu, że prędkość jest proporcjonalna do częstotliwości impulsów wejściowych.
Jedną z najbardziej znaczących zalet silnika krokowego jest możliwość dokładnego sterowania w pętli otwartej. Praca w pętli otwartej oznacza, że nie potrzeba sprzężenia zwrotnego - informacji o położeniu. Takie sterowanie eliminuje potrzebę stosowania kosztownych urządzeń sprzężenia zwrotnego, takich jak enkodery optoelektroniczne. Pozycje znajduje się zliczając impulsy wejściowe.
Wady:
Rezonanse mechaniczne pojawiające się przy niewłaściwym sterowaniu.
Trudności przy pracy z bardzo dużymi prędkościami.
Malejący moment obrotowy wraz ze wzrostem prędkości
obrotowej (charaktrystyki silników przedstawiają tą zależność).
Co to jest moment obrotowy :
Moment, jako pojęcie fizyczne, jest to iloczyn siły i ramienia, czyli wielkość siły pomnożona przez ramię (jego długość), na które oddziaływuje ta siła. Na przykład oddziaływując siłą 100 kG na ramię długości 0,5 m otrzymamy moment równy 50 kGm, taką samą wartość momentu otrzymamy przy sile 50 kG działającej na ramię długości 1 m.
Moment obrotowy natomiast jest to siła potrzebna do obracania ciała wokół osi. Moment taki kierowca przykłada do obracania kołem kierownicy, mechanik do dokręcania lub odkręcania śruby palcami, momentu potrzebujemy też do odkręcania lub zakręcania pokrywki słoika. Sama siła, bez ramienia, w tym przypadku promienia obracanego przedmiotu, nie przyniesie żadnego efektu.
Jednostką pomiaru momentu obrotowego w międzynarodowym układzie SI jest dekaniutonometr (1daNm=10Nm). Przeliczając kGm na daNm trzeba zastosować współczynnik przejścia: 1kGm=0,980665 daNm. W silnikach krokowych wartość momentu obrotowego zwyczajowo podaje się w Nm.
W silnikach krokowych podawany jest moment trzymający, który występuje w przypadku zerowej prędkości zasilanego silnika krokowego. Wraz ze wzrostem prędkości obrotowej (częstotliwości podawanych impulsów pps) moment ten maleje co pokazują wykresy umieszczone w opisie silników.
SILNIK KROKOWY FL57STH56-1006A
Liczba kroków
200
Ilość wyprowadzeń
6
Napięcie
7.4 V
Prąd fazy
1 A
Rezystancja uzwojenia
7.4 ohm
Indukcyjność uzwojenia
10 mH
Moment trzymający
0.9 Nm
Rotor Interia
300 g-cm2
Detent torque
0.4 kg-cm
Waga
0.7 kg
Długość
56 mm
kliknij aby powiększyć rysunek
Cena brutto: 160 zł
produkt dostępny z magazynu
SILNIK KROKOWY FL57STH76-3006A
Liczba kroków
200
Ilość wyprowadzeń
6
Napięcie
3 V
Prąd fazy
3 A
Rezystancja uzwojenia
1 ohm
Indukcyjność uzwojenia
1.6 mH
Moment trzymający
1.35 Nm
Rotor Interia
480 g-cm2
Detent torque
0.68 kg-cm
Waga
1 kg
Długość
76 mm
kliknij aby powiększyć rysunek
Cena brutto: 180 zł
produkt dostępny z magazynu
SILNIK KROKOWY FL57STH76-2804A
Liczba kroków
200
Ilość wyprowadzeń
4
Napięcie
3.2 V
Prąd fazy
2.8 A
Rezystancja uzwojenia
1.13 ohm
Indukcyjność uzwojenia
3.6 mH
Moment trzymający
1.89 Nm
Rotor Interia
480 g-cm2
Detent torque
0.68 kg-cm
Waga
1 kg
Długość
76 mm
kliknij aby powiększyć rysunek
Cena brutto: 200 zł
produkt dostępny z magazynu
SILNIK KROKOWY FL57ST41-1564A
Liczba kroków
200
Ilość wyprowadzeń
4
Napięcie
2.8 V
Prąd fazy
1.56 A
Rezystancja uzwojenia
1.8 ohm
Indukcyjność uzwojenia
3.6 mH
Moment trzymający
0.39 Nm
Rotor Interia
57 g-cm2
Detent torque
0.18 kg-cm
Waga
0.54 kg
Długość
41 mm
kliknij aby powiększyć rysunek
Cena brutto: 99 zł
Silnik dostępny na zamówienie
czas dostawy około 7-14dni
SILNIK KROKOWY FL57ST51-0856A
Liczba kroków
200
Ilość wyprowadzeń
6
Napięcie
6 V
Prąd fazy
0.85 A
Rezystancja uzwojenia
7.1 ohm
Indukcyjność uzwojenia
9 mH
Moment trzymający
0.48 Nm
Rotor Interia
110 g-cm2
Detent torque
0.35 kg-cm
Waga
0.60 kg
Długość
41 mm
kliknij aby powiększyć rysunek
Cena brutto: 129 zł
Silnik dostępny na zamówienie
czas dostawy około 7-14dni
SILNIK KROKOWY FL86STH118-6004A
Liczba kroków
200
Ilość wyprowadzeń
4
Napięcie
2.7 V
Prąd fazy
6 A
Rezystancja uzwojenia
0.45 ohm
Indukcyjność uzwojenia
5.1 mH
Moment trzymający
8.5 Nm
Rotor Interia
2700 g-cm2
Detent torque
2.4 kg-cm
Waga
3.8 kg
Długość
118 mm
kliknij aby powiększyć rysunek
Cena brutto: 520 zł
produkt dostępny z magazynu
SILNIK KROKOWY FL110STH201-8004A
Liczba kroków
200
Ilość wyprowadzeń
4
Napięcie
4 V
Prąd fazy
8 A
Rezystancja uzwojenia
0.5 ohm
Indukcyjność uzwojenia
11 mH
Moment trzymający
30 Nm
Rotor Interia
16200 g-cm2
Detent torque
7.5 kg-cm
Waga
11.7 kg
Długość
201 mm
kliknij aby powiększyć rysunek
Cena brutto: 845 zł
produkt dostępny z magazynu
SILNIK KROKOWY FL86ST94-4008A
Liczba kroków
200
Ilość wyprowadzeń
8
Rotor Interia
1.1 Kg-cm2
Detent torque
2.4 kg-cm
Waga
2.6 kg
Długość
94 mm
Typ
połączenia
Napięcie
Prąd fazy
Rezystancja
Induktancja
Moment
trzymający
V
A
ohm
mH
Nm
RÓWNOLEGŁE
2.128
5.6
0.38
3.9
3
SZEREGOWE
4.256
2.8
1.52
15.6
UNIPOLAR
3.04
4
0.76
3.9
2.16
wyprowadzenie fioletowemoże mieć
również kolor przewodu
pomarańczowy (w zależności od
dostawy)
Sposoby podłączania silników unipolarnych i uniwersalnych
Do sterowników bipolarnych możemy podłączyć silniki krokowe z 4, 6 lub 8 wyprowadzeniami. Kiedy dwie cewki są połączone równolegle induktancja cewki jest mniejsza dwukrotnie co pozwala na znaczne zwiększenie prędkości silnika. Szeregowe połączenie prowadzi do zwiększenia induktancji i silnik może pracować tylko z niższymi prędkościami. Podłączenie 8-przewodowych silników 8-przewodowe silniki oferują wysoką elastyczność projektantowi systemu ponieważ mogą być połączone szeregowo lub równolegle, pozwalając na zastosowanie w wielu aplikacjach.
Połączenie szeregowe
Połączenie szeregowe silnika jest zazwyczaj stosowane w aplikacjach gdzie wymagany jest wysoki moment i niska prędkość. Ponieważ przy tej konfiguracji induktancja jest najwyższa, wydajność spada przy większych prędkościach.
Użyj prądu fazowego (lub unipolarnego) jako szczytowego prądu wyjściowego, lub pomnóż wartość prądu bipolarnego przez 1.4 do określenia szczytowego prądu wyjściowego.
Połączenie równoległe
8-przewodowy silnik w połączeniu równoległym oferuje bardziej stabilny ale niższy moment przy niskich prędkościach. Ale ze względu na niższą induktancję, moment będzie wyższy przy większych prędkościach.
Należy pomnożyć prąd fazowy (lub unipolarny) przez 1.96, lub prąd bipolarny przez 1.4, aby określić szczytowy prąd wyjściowy.
Podłączenie 6-przewodowych silników Podobnie jak silniki 8-przewodowe, 6-przewodowe silniki są dostępne w dwóch konfiguracjach: wysoka prędkość lub wysoki moment. Konfiguracja wyższej prędkości lub pół cewki jest tak nazwana ponieważ używa ona połowę induktancji zwojów silnika. Konfiguracja wyższego momentu lub pełnej cewki używa całej induktancji zwojów faz.
Konfiguracja pół-cewki
Jak już określono wcześniej konfiguracja pół-cewki używa 50% połowę zwojów fazowych silnika. To pozwala zmniejszyć induktancję przez co obniża moment silnika.
Podobnie jak w połączeniu silnika 8-przewodowego, moment będzie bardziej stabilny przy wyższych prędkościach. Przy ustawianiu prądu wyjściowego sterownika pomnóż prąd fazowy (lub unipolarny) przez 1.4 aby wyznaczyć szczytowy prąd wyjściowy.
Ustawienie pełna cewka
Konfiguracja pełna cewka przy użyciu silnika z sześcioma wyprowadzeniami powinna być używana tam gdzie wymagany jest wyższy moment przy niskich prędkościach. Użyj wartości prądu fazowego (lub unipolarnego) jako wartości szczytowego prądu wyjściowego ze sterownika.
Połączenie 4-przewodowych silników
4-przewodowe silniki są najmniej elastyczne ale najprostsze w podłączeniu. Prędkość i moment będą zależały od induktancji zwojów. Przy ustawianiu prądu wyjściowego sterownika należy pomnożyć prąd fazowy przez 1.4 aby wyznaczyć szczytowy prąd wyjściowy.