Tìm hiểu về động cơ bước và hệ thống điều khiển động cơ bước

Động cơ bước là một linh kiện điện tử khá quan trọng và được ứng dụng khá nhiều, tuy nhiên nó được lắp đặt trong các thiết bị, máy móc cho nên ít ai biết đến sự tồn tại của linh kiện này. Chính vì vậy, linh kiện điện tử Vietnic sẽ giành riêng 1 bài viết này để giới thiệu về loại động cơ đặc biệt này. Cùng tìm hiểu ngay thôi nào!

Giới thiệu về động cơ bước

Động cơ bước là gì?

Theo Wikipedia, động cơ bước là một loại động cơ điện có nguyên lý và ứng dụng khác biệt với đa số các động cơ điện thông thường. Chúng thực chất là một động cơ đồng bộ dùng để biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay hoặc các chuyển động của rôto có khả năng cố định rôto vào các vị trí cần thiết.`

Động cơ bước 2 pha 6 dây 57x57x84 cm

Nói một cách dễ hiểu, động cơ bước là một loại động cơ mà bạn có thể quy định chính xác số góc quay mà động cơ bước sẽ phải quay. Ví dụ: động cơ bước của bạn có 72 step thì nó sẽ quay 72 step để hoàn thành một vòng quay.

Ứng dụng của động cơ bước

Cũng như hầu hết các linh kiện điện tử khác, động cơ bước được lắp vào trong các động cơ, máy móc do đó nếu không để ý bạn sẽ rất khó biết được những máy móc, thiết bị nào có sử dụng động cơ bước. Đây là một số ứng dụng của động cơ bước:

Thứ nhất, động cơ bước được ứng dụng khá nhiều trong ngành tự động hóa

Trong tự động hóa, động cơ bước được ứng dụng trong các thiết bị cần điều khiển chính xác như:

+ Điều khiển robot

+ Điều khiển lập trình trong các thiết bị gia công cắt gọt

Động cơ bước sử dụng cho máy cắt gọt kim loại

+ Điều khiển các cơ cấu lái phương và chiều trong máy bay,...

Mô hình động cơ bước dùng cho máy bay mini

Thứ 2, động cơ bước được ứng dụng trong công nghệ máy tính

Trong công nghệ máy tính động cơ bước được sử dụng cho các loại ổ đĩa cứng, ổ đĩa mềm, máy in,...

Động cơ bước được sử dụng trong máy in

Các loại động cơ bước thông dụng

Động cơ bước có nhiều loại như động cơ biến trở từ, động cơ đơn cực, động cơ lưỡng cực....

Trên thị trường chúng ta hay gặp nhất là động cơ đơn cực và lưỡng cực. Khi đi mua thì hay gặp động cơ 4 dây, 5 dây, 6 dây, 8 dây. Trong đó 4 dây là 6 dây là gặp thường xuyên nhất. Dưới đây là sơ đồ dây của hãng Oriental:

Các cách điều khiển động cơ bước

Động cơ bước có nhiều cách điều khiển như:

+ Điều khiển các dây trực tiếp qua 4 cổng MCU thông qua driver đệm công suất: cách này chỉ điều khiển được full bước và hơi phức tạp, cần phải hiểu rõ bên trong động cơ.

+ Dùng các IC chuyên dụng: đây là cách thông dụng nhất. Các IC thường dùng để điều khiển động cơ bước như:

A4988

Module điều khiển động cơ bước - A4988 - linh kiện điện tử Vietnic

DRV825

DRV8825 Driver điều khiển động cơ bước máy in 3D

TB6560

Module điều khiển động cơ bước TB6560-3A - linh kiện điện tử Vietnic

ULN2003

Module điều khiển động cơ bước ULN2003

L9110S

Module điều khiển động cơ bước L9110S L9110

L298N

Module điều khiển động cơ bước L298N L298 - cửa hàng linh kiện điện tử Vietnic

CSD2112-P

Module điều khiển động cơ bước 2 phase - CSD2112-P

Tất cả các loại IC chuyên dụng điều khiển động cơ bước vừa giới thiệu ở trên đều có mặt tại cửa hàng linh kiện điện tử Vietnic. Nếu bạn có nhu cầu đừng quên ghé lại ủng hộ cửa hàng nhé!

Việc lựa chọn dùng loại driver nào phụ thuộc vào loại động cơ và công suất động cơ định điều khiển. Ví dụ như A4988, DRV8825 dùng để điều khiển các loại động cơ nhỏ có công suất bé như máy photo hoặc máy in 3d, TB6560 thì lại dùng để điều khiển các loại động cơ lớn hơn một chút ví dụ như trong các loại máy cnc mini. Các loại động cơ to thì người ta hay dùng MA860H hoặc các driver khủng hơn nữa.

Hệ thống điều khiển động cơ bước

Một hệ thống có sử dụng động cơ bước có thể được khái quát theo sơ đồ sau:

Trong đó:

D.C.Supply: Cung cấp nguồn 1 chiều cho hệ thống. Nguồn 1 chiều này có thế lấy từ pin hoặc nguồn điện được chỉnh lưu từ nguồn xoay chiều.

Power Driver: Đưa điện từ nguồn cung cấp và xung điều khiển từ khối điều khiển để tạo ra dòng điện cung cấp cho động cơ hoạt động.

Stepper Motor: Là động cơ bước. Động cơ bước gồm có các sai số: bước góc, sai số bước góc, momen kéo, momen hãm, momen làm việc. Hệ điều khiển động cơ bước khá đơn giản vì không có phần tử phản hồi. Việc sử dụng động cơ bước tuy đem lại độ chính xác chưa cao nhưng ngày càng được sử dụng phổ biến do công suất và độ chính xác đang ngày một cải thiện.

Các bạn có thể xem thêm tiêu chuẩn về bước góc của động cơ bước:

Nguyên tắc điều khiển động cơ bước

Ở đây chúng ta chỉ xét đến động cơ bước đơn cực.

Động cơ bước đơn cực có 5,6 hoặc 8 dây ra thường được quấn như sơ đồ sau:

Khi dùng, các đầu nối trung tâm thường được nối vào cực dương của nguồn cấp và hai đầu còn lại của mỗi mấu được nối đất để đảo chiều từ trường tạo bởi cuộn đó.

Mạch điều khiển động cơ bước

Đầu vào của mạch điều khiển là các xung, thành phần của mạch là các bán dẫn, vi mạch.

Mạch điều khiển động cơ bước có chức năng:

+ Tạo các xung với những tần số khác nhau.

+ Chuyển đổi các phần cho phù hợp với thứ tự kích từ.

+ Làm giảm các giao động cơ học.

Cách hoạt động:

+ Các transistor công suất T1 đến T4: kích thích các thành phần của động cơ theo thứ tự 1-2-3-4. Khi thay đổi vị trí bộ chuyển mạch, động cơ có thể quay theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược lại.

+ Điện áp được cấp qua các khoá chuyển để nuôi các cuộn dây, tạo ra từ trường làm quay rotor. Các khoá ở đây có thể là bất cứ thiết bị đóng cắt nào điều khiển được như:  rơle, transistor công suất… Tín hiệu điều khiển có thể được đưa ra từ bộ điều khiển như vi mạch chuyên dụng, máy tính.

Ở đây chúng ta có nhắc đến transistor, các bạn có thể xem thêm bài viết Transistor là gì? Có bao nhiêu loại transistor? để hiểu thêm về loại linh kiện này.

Vậy là Vietnic đã giải đáp hết những câu hỏi ở đầu bài cho bạn rồi đấy! Lưu lại ngay cho mình để còn giải đáp cho người khác khi họ hỏi bạn nhé! Bài viết sau Vietnic sẽ hướng dẫn bạn cách điều khiển loại động cơ bước với IC Driver A4988. Các bạn nhớ đón xem nhé!

Cửa hàng linh kiện điện tử Vietnic chuyên cung cấp vật tư Quảng cáo LED và cung cấp linh kiện điện tử tại Đà Nẵng hân hạnh được đồng hành cùng thành công của bạn! Nếu có bất cứ thắc mắc nào vui lòng comment bên dưới để được hỗ trợ tư vấn một cách nhanh chóng. Hoặc liên hệ với chúng tôi qua:

Địa chỉ : 816 Tôn Đức Thắng, P. Hòa Khánh, Q. Liên Chiểu, TP Đà Nẵng

ĐT : 0905601343

Website : www.vietnic.vn

Xem thêm các bài viết hữu ích:

1. Ứng dụng IOT - Giới thiệu project điều khiển các thiết bị trong nhà với ESP8266

2. Điều khiển Smart Home với Arduino và Firebase

3. Tìm hiểu về Led đúc và những ứng dụng trong cuộc sống

4. Tìm hiểu công việc lắp ráp linh kiện điện tử ở Nhật Bản

5. Những lưu ý khi sử dụng và bảo quản máy biến tần