รู้จัก Stepping Motor

What is stepping motor ?

Steepping 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 นั้นเอง

3. ก็คือตัวที่เราจะมาเจาะลึกกันในบทความนี้นั่นเองก็คือ 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 : หรือที่เรียกว่าขดรวด
Stator : คือโลหะหรือวัสดุจำเพาะของบริษัทนั้นๆ

หลักการทำงานของ Stator และ Winding

ถ้าลองย้อนกลับไปในสมัยมัธยมหลายคนอาจได่ทดลองหรือเรียนทางด้านวิทยาศาสตร์หรือฟิสิกก์
ที่เราเอาตะปูพันด้วยลวดทองแดงและจะเกิดสนามแม่เหล็กขึ้น ทางปลายด้านหนึ่งจะเป็นขั้ว N และอีกด้านหนึ่งจะเป็นขั้วตรงข้าม

thank you from

นั่นก็คือหลักการทำงานของ Winding and Stator เช่นเดียวกัน

Thank you from clilk

จากที่กล่าวมาข้างต้นคาดว่าผู้อ่านคงสงสัยกันแล้วว่าแล้วมันจะหมุนอย่างไรใช่ไหมครับ !!!!!
การที่เราจะให้สเต็ปมอเตอร์หมุนนั้นเราต้องจ่ายไฟให้กับขดลวด เพื่อที่ใช้ทำให้ stator เกิดสนามแม่เหล็กเพื่อดูด Rotor ให้เข้าหาขั้วอย่างถูกต้อง ซึ่งนั้นก็หมายความว่าการจ่ายไฟให้ขดลวดแต่ละขดต้องมีลำดับการจ่ายซึ่งเราเรียก 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
- อุปกรณ์ข้องข้างเยอะ

หลายคนอาจสงสัยทำไมเวลาดูวงจรสเต็ปมอเตอร์ในสื่อต่างๆกับในตัวสเต็ปจริงๆมันไม่เหมือนกันเลยทิ้งท้ายการจัดวางขดลวดภายในสเต็ปมอเตอร์ไว้ที่ภาพนี้เลยครับ