Электроника для начинающих

Рис. 5.110.Эта последовательность показывает два первых шага движения ротора шагового двигателя (показана как последовательность магнитов с северными и южными полюсами) в ответ на поступление импульсов на обмотки электромагнитов

Рис. 5.111.После выполнения двух других шагов двигатель будет возвращен в то положение, с которого он начинал вращение на шаге 1, показанном на рис. 5.110

Каждая катушка имеет две обмотки, которые намотаны в противоположных направлениях, таким образом, чтобы ток через одну обмотку создавал магнитное поле, направленное вверх, а ток через другую обмотку создавал магнитное поле, направленное вниз. Каждый ряд обмоток соединен параллельно таким образом, чтобы они включались и выключались одновременно.

При выполнении шага 1 отрицательный вывод источника питания подключается к верхним обмоткам верхних катушек электромагнитов, которые создают магнитное поле, направленное вверх. Я показал его воздействие стрелками сине-зеленого цвета, чтобы вы не перепутали их с направлением тока. Так случилось, что эта магнитная сила притягивает северные полюса магнитов и отталкивает южные полюса, поэтому, если магниты сначала находятся в положении, которое показано на шаге 1, то они начнут перемещаться вправо.

Это приведет к тому, что они перейдут в положение, которое показано на шаге 2. Теперь включаются верхние обмотки нижних электромагнитов, и это снова приводит к появлению силы, которая направлена вверх и так же притягивающая северные полюса постоянных магнитов и отталкивающая южные. Это взаимодействие приводит к перемещению магнитов в положение, которое показано на шаге 3.

Теперь включаются нижние обмотки верхних электромагнитов, создавая силу, направленную вниз. Это приводит к отталкиванию северных полюсов постоянных магнитов и притягиванию южных. Таким образом, магниты продолжают двигаться слева направо. Теперь они перейдут в положение, которое показано на шаге 4.

Теперь включаются нижние обмотки нижних электромагнитов, и это снова приводит к появлению силы, которая направлена вниз и которая продолжает притягивать южные полюса и отталкивать северные. Таким образом, магниты перемещаются в том же направлении к последнему шагу. В этом случае их положение совпадает с расположением, показанным на шаге 1. Таким образом, рассмотренный процесс может повторяться снова и снова.

На практике магниты не отделяются друг от друга. Край ротора намагничивается в зоне, которая находится напротив пространства между южным и северным полюсами. Кроме того, вместо большого количества катушек, они имеют всего лишь четыре обмотки, которые намотаны на всех магнитных сердечниках. Но принцип остается совершенно таким же. Изображение в формате 3D дает общее представление (рис. 5.112), а на фотографии (рис. 5.113) видно, что я обнаружил, когда разобрал стандартный шаговый двигатель. Таким образом, рис. 5.112 и 5.113 могут помочь вам понять то, как на самом деле устроены шаговые двигатели.

Рис. 5.112.Это изображение в формате 3D дает большее представление о том, каким образом выглядит внутри шаговый двигатель. Медные обмотки и серые цилиндры являются стационарными, а черные диски вращаются между ними

Рис. 5.113.Если разобрать шаговый двигатель, то это будет что-то похожее на это, что вы обнаружите внутри. Слева показан ротор двигателя, который имеет магнитный пояс по окружности, он прочно прикреплен к нижней половине корпуса. Справа верхняя половина корпуса в открытом состоянии и со снятыми катушками (фактически, как вы можете видеть, обмотка состоит из двух катушек, намотанных в противоположном направлении). Выступы это магнитные сердечники, которые приводят в движение ротор