รู้จัก Stepping Motor

What is stepping motor ?

        Stepping motorถือว่าเป็นอุปกรณืที่สำคัญชิ้นหนึ่งใน mini cnc เลยก็ว่าได้ซึ้งหน้าที่ของมันก็คือ เป็นตัวต้นกำลังในการเคลื่อนที่ของแต่ละแกน ในการทำงานของสเต็ปมอร์เตอร์นั้นก็ต้องมีองค์ประกอบหลายส่วนเข้าด้วยกัน เราไปดูภาพรวมของเจ้าตัวสเต็ปมอเตอร์กันก่อนดีกว่า ว่าในการทำงานของมันนั้นหลักๆประกอบด้วยอะไรบ้าง

ในการที่จะให้สเต็ปมอร์เตอร์นั้นทำงานก็จะมี 3 องค์ประกอบหลักๆด้วยกันก็คือ

    1. ชุดคอนโทรล เช่น areduino ที่ใช้ Grbl หรือจะเป็นพวก Pc base เช่น Mach3 Linux 

    2. ชุดขับ หรือที่เรียกกันติดปากว่า Drive หรือ Motor driver นั่นเอง

    3. เราจะมาเจาะลึกกันในบทความนี้ก็คือ Stepping motor 

!!! เคยส่งสัยกันไหมว่าเจ้าตัวสเต็ปมอเตอร์เนี่ย ข้างในมันจะเป็นอย่างไร !!!

ถ้าอย่างนั้นสิ่งแรกที่จะพาไปดูก็คือโครงสร้างของมันก่อนเลยยยยยยยยย......

โครงสร้างของสเต็ปมอร์เตอร์

  

ในภาพนี้จะเป็นโครงสร้างของขดรวดมอเตอร์ 5 เฟส

   การทำงานเบื้องต้นของ stepping motor

    ส่วนที่น่าสนใจและจะทำให้เราเข้าใจการทำงานของ Sepping motor ก็คือ Rotor winding และ stator

Rotor       : Rotor ของสเต็ปมอเตอร์จะเป็นแม่เหล็กถาวร โดยที่ Rotor 1 เป็นขั่ว N และ Rotor 2 คือ S
Winding   : หรือที่เรียกว่าขดลวด
Stator     : คือโลหะหรือวัสดุจำเพาะของผู้ผลิตแต่ละราย

   หลักการทำงานของ Stator และ Winding 

   ถ้าลองย้อนกลับไปในสมัยมัธยมหลายคนอาจได่ทดลองหรือเรียนทางด้านวิทยาศาสตร์ หรื อฟิสิคส์
ที่เราเอาตะปูพันด้วยลวดทองแดงและจะเกิดสนามแม่เหล็กขึ้น ทางปลายด้านหนึ่งจะเป็นขั้ว N และอีกด้านหนึ่งจะเป็นขั้วตรงข้าม

thank you from 

นั่นก็คือหลักการทำงานของ Winding and Stator เช่นเดียวกัน

Thank you from clilk

     จากที่กล่าวมาข้างต้นคาดว่าผู้อ่านคงสงสัยกันแล้วว่าแล้วมันจะหมุนอย่างไรใช่ไหมครับ !!!!!
การที่เราจะให้สเต็ปมอเตอร์หมุนนั้นเราต้องจ่ายไฟให้กับขดลวด เอง ซึ่งนั้นก็หมายพื่อที่ใช้ทำให้ stator เกิดสนามแม่เหล็กเพื่อดูด Rotor ให้เข้าหาขั้วอย่างถูกต้ความว่าการจ่ายไฟให้ขดลวดแต่ละขดต้องมีลำดับการจ่ายซึ่งเราเรียก  commutation stepper motor

  Commutation stepper motor

   ในการขับ Stepping motor นั้นเราจะมีการขับอยู่สองแบบคือ unipolar และ bipolar 

การขับ Stepping motor unipolar 

   ในตัวอย่างภาพด้านบน คือการขับมอเตอร์แบบ unipolar  หลักการทำงานพูดง่ายๆก็คือ ต่อ common เข้ากับไฟบวก และ เปิดสวิตซ์เพื่อดึงลงกราด์วดามลำดับ

  ในการขับสเต็ปมอเตอร์เราจะแบ่งเป็นแบบหลัก คือ
- Full step
- Half step
-micro step

- Full step

อันดับแรกให้เราดูที่ Full step mode  ใน mode นี้จะถูกแบบย่อยเป้นอีกสองแบบ คือ
 1. one phase on

 2. Two phase on

- Half step

- micro step

  ในปัจจุบันมีการพัฒนา drive ก้าวหน้าไปมากความละเอียดของ drive ก็ทำได้ถึง 8 16 และ 32 เลยที่เดียว

การขับ Stepping motor bipolar

  ก่อนอื่นที่เราจะเริ่มต้นศึกษาการทำงานของการขับมอเตอร์แบบ bipolar นั้นเราต้องทำความเข้าใจวงจร H-bridge ก่อน

  

เพราะว่า การขับสเต็ปมอเตอร์แบบ bipolar นั้นจะประกอนด้วยวงจร H-bridge จำนวน 2 ชุด 

ลำดับการจ่ายก็จะเป็นเช่นนี้ ในภาพจะเป็นการอธิบายการกระตุ้นเฟส หรือ ขดลวดโดยตรง ไม่ได้ผ่าน Drive

- ข้อดี-ข้อเสีย การขับมอเตอร์แต่ละแบบ

 - unipolar

ข้อดี

 - ในการขับแบบ unipolar ใช้อุปกรณ์น้อยกว่า bipolar

ข้อเสีย

 - แรงบิดที่ได้จะน้อยกว่า bipolar (ที่แรงดัน และ กระแสเท่ากัน)  เนื่องสังเกตุที่การอธิบายด้านบน การขับแบบ unipolar นั้นจะต่อ common เข้าที่กลางขด และ เปิดสวิตซ์ลงกราวด์ ดั้นนั้นขดลวดจะถูกจ่ายไปแค่ครึ่งขด ทำให้ได้แรงบิดน้อยกว่า bipolar ที่จ่ายเต็มขด

- Bipolar
ข้อดี
- แรงบิดที่ได้มากกว่า unipolar 
- สายมอร์เตอร์ที่ใช่จำนวนน้อยกว่า unipolar
ข้อเสีย
- วงจรและอุปกรณ์ประกอบค่อนข้างเยอะ 

หลายคนอาจสงสัยทำไมเวลาดูวงจรสเต็ปมอเตอร์ในสื่อต่างๆกับในตัวสเต็ปจริงๆมันไม่เหมือนกันเลยทิ้งท้ายการจัดวางขดลวดภายในสเต็ปมอเตอร์ไว้ที่ภาพนี้เลยครับ

หาประสพการณ์เพิ่มเติม http://panmaneecnc.blogspot.com/2015/12/stepping-motor.html