Mohamad
04-15-2011, 09:26 PM
مقایسه انواع موتور و درایورها
یکی از مهمترین اجزای یک ربات بخش مکانیکی و سیستم تولید کننده نیروی محرکه آن می باشد.
از موتور برای تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی استفاده می‌شود.
بسته به کارکرد ربات ، توان مصرفی ، دقت لازم و پارامترهایی از این قبیل نوع موتور ربات انتخاب می شود. بی شک یکی از مشخصه های اصلی موفقیت یک ربات انتخاب صحیح موتور محرک ربات می باشد. در یک دسته بندی کلی سه نوع موتور الکتریکی وجود دارد:
· موتور AC
· موتور DC
· موتور پله‌ای (Stepper motor)
در این گفتار تنها به بررسی اجمالی خصوصیات این سه نوع موتور و مقایسه آنها اشاره خواهد شد:
موتور AC
· معمولاً در مدارهایی با مصرف انرژی زیاد و دستگاههای الکتریکی خانگی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
· این موتورها با جریان متناوب برق کار می‌کنند لذا به آنها موتور AC گفته می‌شود. یخچال ، جاروبرقی و آبمیوه گیری موتور AC دارند.
· مکانیسم کنترلی موتورهایAC تقریباً پیچیده است.
· برای کنترل میزان چرخش موتور از وسیله‌ای به نام شیفت انکودر استفاده می‌شود.
موتور DC
· توان مکانیکی آنها عموماً کمتر از موتورهای AC است.
· موتورهای DC ساختار ساده‌ای دارند.
· بسیاری از اسباب بازیهای برقی با موتور DC کار می‌کنند.
· آرمیچر بارزترین نوع موتور DC است.
· اغلب برای استفاده از موتورDC به مدار راه‌انداز نیاز داریم.
· برای چرخش یکنواخت موتور DC فقط کافیست تغذیه موتور با یک ولتاژ DC صاف (رگوله( مثل باطری تأمین شود.
· ایراد موتور DC عدم امکان کنترل دقیق سرعت و چرخش موتور است. برای امتحان این موضوع کافیست تغذیه یک آرمیچر در حال چرخش را قطع کنید و مشاهده کنید که مدتی طول می کشد تا آرمیچر بطور کامل از حرکت باز ایستد.
· قیمت پایین، تنوع قدرت و سرعت، از جمله مزایای استفاده از موتورهای DC میباشد.
موتور پله‌ای (Stepper motor (http://www.gtalk.ir/thread48317.html#))
· استپ موتور نوعی 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 یافت می شود.
· موتور دیسک سخت یک نمونه موتور پله‌ای است.
· کاربرد اصلی این موتورها در کنترل موقعیت است.
· این موتورها ساختار کنترلی ساده‌ای دارند. لذا در ساخت ربات کاربرد زیادی دارند. بطوریکه به تعداد پالسهایی که به یکی از پایه‌های راه انداز آن ارسال می‌شود موتور به چپ یا راست می‌چرخد.
· توان خروجی این موتورها کمتر از دو نوع قبلی است.
· استفاده از موتور پله‌ای مشکلاتی از جمله وزن زیاد، قیمت بالا و قدرت بسیار کم را بدنبال دارد.
اصول کار موتور پله‌ای
· واژه پله به معنی چرخش به اندازه درجه تعریف شده موتور است.
مثلاً موتور پله‌ای با درجه ۱.۸ باید ۲۰۰ پله حرکت کند 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 این ترتیب هرچه تعداد پلههای یک موتور بیشتر باشد دقا چرخش آن افزایش مییابد.
· مکانیسم کنترلی موتور پله ای طوریست که امکان کنترل سرعت به سادگی میسر می شود.
موتور پله کامل و نیم پله
· در حالت عادی میزان چرخش موتور به تعداد پالسهای اعمالی و گام موتور بستگی دارد. هر پالس یک پله موتور را می‌چرخاند.
· با تحریک دو فاز مجاور در موتور می‌توان موتور را به اندازه نیم پله حرکت داد. به این ترتیب تعداد پلههای موتور دو برابر می‌شود و در نتیجه دقت چرخش موتور هم دوبرابر می گردد.
راه اندازی موتور پله‌ای
· تراشه L297 یک راه انداز مناسب برای موتور پله‌ای است.
· مدارهای راه‌انداز متنوعی برای استفاده از موتورهای پله‌ای وجود دارد. در اینجا از مدارمجتمع L297 و L298 برای راه‌اندازی موتور پله‌ای استفاده می‌شود. که طریقه بستن آن در شکل زیر 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 نماید. L298 یک آیسی پل-H دوتایی ( DUALH-Bridge) دارای ۱۵ پایه میباشد که قادر است وظایفی چون چرخش موتور به عقب و جلو، کنترل سرعت، کنترل جریان و توقف آنی موتور را انجام دهد. کنترل موتور به این شرح است که پس از محاسبه میزان چرخش موتور برای جابجایی مورد نظر با استفاده از میکرو کنترلر به تعداد مورد نظر پالس به پایه راه انداز ارسال می‌کنیم.
· یک پایه برای تعیین جهت چرخش (ساعتگرد و پاد ساعتگرد) مورد استفاده قرار می‌گیرد.
· پایه Enableمدار راه‌انداز را فعال و غیر فعال می‌نماید.
مقایسه موتور DCو موتور پله‌ای
· برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد نحوه کارکرد انواع موتورها و دیگر مسایل مورد نیاز جهت ساخت ربات می توانید برنامه های آموزشی شبکه آموزش با عنوان "آموزش ساخت ربات" را که وی‍ژه برگزاری همین مسابقات تولید شده است، دنبال کنید.
یکی از مهمترین اجزای یک ربات بخش مکانیکی و سیستم تولید کننده نیروی محرکه آن می باشد.
از موتور برای تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی استفاده می‌شود.
بسته به کارکرد ربات ، توان مصرفی ، دقت لازم و پارامترهایی از این قبیل نوع موتور ربات انتخاب می شود. بی شک یکی از مشخصه های اصلی موفقیت یک ربات انتخاب صحیح موتور محرک ربات می باشد. در یک دسته بندی کلی سه نوع موتور الکتریکی وجود دارد:
· موتور AC
· موتور DC
· موتور پله‌ای (Stepper motor)
در این گفتار تنها به بررسی اجمالی خصوصیات این سه نوع موتور و مقایسه آنها اشاره خواهد شد:
موتور AC
· معمولاً در مدارهایی با مصرف انرژی زیاد و دستگاههای الکتریکی خانگی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
· این موتورها با جریان متناوب برق کار می‌کنند لذا به آنها موتور AC گفته می‌شود. یخچال ، جاروبرقی و آبمیوه گیری موتور AC دارند.
· مکانیسم کنترلی موتورهایAC تقریباً پیچیده است.
· برای کنترل میزان چرخش موتور از وسیله‌ای به نام شیفت انکودر استفاده می‌شود.
موتور DC
· توان مکانیکی آنها عموماً کمتر از موتورهای AC است.
· موتورهای DC ساختار ساده‌ای دارند.
· بسیاری از اسباب بازیهای برقی با موتور DC کار می‌کنند.
· آرمیچر بارزترین نوع موتور DC است.
· اغلب برای استفاده از موتورDC به مدار راه‌انداز نیاز داریم.
· برای چرخش یکنواخت موتور DC فقط کافیست تغذیه موتور با یک ولتاژ DC صاف (رگوله( مثل باطری تأمین شود.
· ایراد موتور DC عدم امکان کنترل دقیق سرعت و چرخش موتور است. برای امتحان این موضوع کافیست تغذیه یک آرمیچر در حال چرخش را قطع کنید و مشاهده کنید که مدتی طول می کشد تا آرمیچر بطور کامل از حرکت باز ایستد.
· قیمت پایین، تنوع قدرت و سرعت، از جمله مزایای استفاده از موتورهای DC میباشد.
موتور پله‌ای (Stepper motor (http://www.gtalk.ir/thread48317.html#))
· استپ موتور نوعی 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 یافت می شود.
· موتور دیسک سخت یک نمونه موتور پله‌ای است.
· کاربرد اصلی این موتورها در کنترل موقعیت است.
· این موتورها ساختار کنترلی ساده‌ای دارند. لذا در ساخت ربات کاربرد زیادی دارند. بطوریکه به تعداد پالسهایی که به یکی از پایه‌های راه انداز آن ارسال می‌شود موتور به چپ یا راست می‌چرخد.
· توان خروجی این موتورها کمتر از دو نوع قبلی است.
· استفاده از موتور پله‌ای مشکلاتی از جمله وزن زیاد، قیمت بالا و قدرت بسیار کم را بدنبال دارد.
اصول کار موتور پله‌ای
· واژه پله به معنی چرخش به اندازه درجه تعریف شده موتور است.
مثلاً موتور پله‌ای با درجه ۱.۸ باید ۲۰۰ پله حرکت کند 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 این ترتیب هرچه تعداد پلههای یک موتور بیشتر باشد دقا چرخش آن افزایش مییابد.
· مکانیسم کنترلی موتور پله ای طوریست که امکان کنترل سرعت به سادگی میسر می شود.
موتور پله کامل و نیم پله
· در حالت عادی میزان چرخش موتور به تعداد پالسهای اعمالی و گام موتور بستگی دارد. هر پالس یک پله موتور را می‌چرخاند.
· با تحریک دو فاز مجاور در موتور می‌توان موتور را به اندازه نیم پله حرکت داد. به این ترتیب تعداد پلههای موتور دو برابر می‌شود و در نتیجه دقت چرخش موتور هم دوبرابر می گردد.
راه اندازی موتور پله‌ای
· تراشه L297 یک راه انداز مناسب برای موتور پله‌ای است.
· مدارهای راه‌انداز متنوعی برای استفاده از موتورهای پله‌ای وجود دارد. در اینجا از مدارمجتمع L297 و L298 برای راه‌اندازی موتور پله‌ای استفاده می‌شود. که طریقه بستن آن در شکل زیر 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 نماید. L298 یک آیسی پل-H دوتایی ( DUALH-Bridge) دارای ۱۵ پایه میباشد که قادر است وظایفی چون چرخش موتور به عقب و جلو، کنترل سرعت، کنترل جریان و توقف آنی موتور را انجام دهد. کنترل موتور به این شرح است که پس از محاسبه میزان چرخش موتور برای جابجایی مورد نظر با استفاده از میکرو کنترلر به تعداد مورد نظر پالس به پایه راه انداز ارسال می‌کنیم.
· یک پایه برای تعیین جهت چرخش (ساعتگرد و پاد ساعتگرد) مورد استفاده قرار می‌گیرد.
· پایه Enableمدار راه‌انداز را فعال و غیر فعال می‌نماید.
مقایسه موتور DCو موتور پله‌ای
· برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد نحوه کارکرد انواع موتورها و دیگر مسایل مورد نیاز جهت ساخت ربات می توانید برنامه های آموزشی شبکه آموزش با عنوان "آموزش ساخت ربات" را که وی‍ژه برگزاری همین مسابقات تولید شده است، دنبال کنید.