المحركات الخطوية هي محركات تيار مستمر يتكون الستايتور stator (أو الثابت) فيها من ملفات تمثل مغانط ثابتة على شكل أسنان كما في الشكل ، أما الجزء الدوار منها rotor فهو عبارة عن مغناطيس دائمي مسنن أو غير مسنن .




و كل زوج متقابل من الأسنان في الجزء الثابت يمثل قطبين لمغناطيس كهربائي ، يعمل هذا المغناطيس عندما يمرر تيار في الملف الخاص به ، فعندما يمرر تيار في الملف المرتبط بهذا الزوج من الأسنان يدور الدوار حتى يقابل القطب الجنوبي منه القطب الشمالي من الثابت و القطب الشمالي من الدوار يقابل القطب الجنوبي من الثابت كما في الشكل ،

و لاستمرار الحركة يمرر تيار في الملف المرتبط بزوج الأسنان المجاور للزوج الأول و يقطع التيار عن الزوج الأول مما يتسبب دوران الدوار باتجاه الزوج الثاني من الأسنان ، و هكذا يعاد تهييج الملفات بالتعاقب مما يسبب استمرار دوران الدوار . و هنا يجب التنويه إلى أنه يجب مراعاة ترتيب تهييج الملفات حسب ترتيب مواقعها في الثابت .و لعكس اتجاه دوران المحرك الخطوي يتم تهييج ملفاته بترتيب معكوس .و الشكل التالي يبين هذه العملية


و سرعة المحرك الخطوي هي الزمن المستغرق بين تهييج أحد الملفات و الذي يليه . و هكذا يمكن التحكم بالمحرك الخطوي من حيث السرعة و الإتجاه و هذا ما سنأتي إليه لاحقاً بالتفصيل إن شاء الله . و عملية انتقال الدوار من وضع إلى وضع آخر بسبب تهييج الملف التالي تسمى (خطوة) . ودقة المحرك الخطوي (resolution) يحددها عدد الخطوات التي يخطوها المحرك لإتمام دورة كاملة (360 درجة) و هذا يعتمد على عدد الأسنان الموجودة في الثابت ، فكلما زاد عدد الأسنان في الثابت ازدادت دقة المحرك الخطوي ، فمثلاً هناك محركات خطية تخطو 200 خطوة ليدور الدوار دورة كاملة (360 درجة) أي أن كل خطوة يدور فيها الدوار بمقدار 1.8 درجة لذلك يصطلح عليه بأن دقته 1.8 درجة . و هكذا هنالك محركات بدقة 3.6 درجة و 30 درجة و 0.72 درجة و ... إلخ ، و كما قلنا هذا يعتمد على عدد الأسنان في الثابت .

__________________

أنواع المحركات الخطوية :
تقسم المحركات الخطوية على نوعين هما المحركات ذات الممانعة المتغيرة و المحركات ذات المغناطيس الدائم . و يمكن التمييز بينهما بسهولة من خلال تدوير المحرك بواسطة اليد ، إذ أن المحركات ذات المغناطيس الدائم عند تدويرها يمكنك أن تحس بـ (طقطقة)بسبب انتقال الدوار (المغناطيس الدائم) بين أسنان الثابت . أما عند تدوير المحركات ذات الممانعة المتغيرة فلن تحس بتلك الطقطقة و إنما سيدور بحرية لأن الدوار هنا ليس مغناطيساً دائماً و إنكا مغناطيس كهربائي يعمل فقط عند إمرار تيار كهربائي في ملفه ( إلا أنه من الممكن أن تجد طقطقة خفيفة جداً بسب المغنطة المتبقية في الدوار بعد التشغيل) . كما يمكن التمييز بين نوعي المحركات الخطوية من خلال طريقة ربط ملفات الثابت فيها ، و هذا ما سنأتي إلى تفصيله في ما يلي .

__________________

المحركات الخطوية ذات الممانعة المتغيرة (Variable Reluctance Stepper Motors)
يمتلك المحرك ذو الممانعة المتغيرة ثلاثة ملفات مربوطة كما تظهر في الشكل بحيث تشترك الملفات الثلاثة بطرف مشترك يربط بالطرف الموجب من مصدر القدرة بينما تهيج الملفات الثلاثة بالترتيب بإمرار تيار في الأطراف الثلاثة المتبقية كلاً على حدة و بالترتيب .

__________________

و الشكل أعلاه يوضح مقطعاً عرضياً لمحرك خطوي ذي ممانعة متغيرة بدقة 30 درجة لكل خطوة يحتوي الدوار فيه على 4 أسنان و يحتوي الثابت على 6 أقطاب بحيث أن كل ملف من الملفات الثلاثة ملفوف على قطبين متقابلين .
فعندما يهيج الملف رقم 1 مثلاً ستتحرك أسنان الدوار باتجاه الأقطاب المتقابلة التي يلتف حولها هذا الملف (وهي المكتوب عليها رقم 1 في الشكل) و عندها سيكون الدوار بشكل علامة + كما هو واضح من دورانه في الشكل .
ثم عندما يقطع التيار عن الملف الأول و يهيج الملف الثاني سيدور الدوار 30 درجة باتجاه عقارب الساعة لانجذابه نحو الأقطاب التي يلتف عليها الملف الثاني و هي المكتوب عليها الرقم 2 في الشكل فيكون عندها الدوار على شكل علامة × .
و هكذا نستطيع أن ندور المحرك باستمرار بتههيج ملفاته الثلاثة بالترتيب ، فإذا فرضنا أن العلامة (1) تعني تهييج ملف معين و العلامة (0) تعني قطع التيار عن ملف معين ، فإن التسلسل التالي يسبب دوران المحرك 24 خطوة أو دورتين كاملتين :
الملف 1 1001001001001001001001001
الملف 2 0100100100100100100100100
الملف 3 0010010010010010010010010

و يوجد أيضاً محركات خطوية ذات ممانعة متغيرة تمتلك 4 أو 5 ملفات أي 5 أو 6 أسلاك ، و لكن طريقة عملها تشبه تماماً طريقة عمل المحرك ذي الـ 3 ملفات الذي شرحناه ، و لكن أهم شيء هو أن تعرف الترتيب الصحيح لتهييج الملفات .

__________________

الأخ وليد الحديدي .

تحية طيبة .

نتابعك واثمن جهودك , الله معك .

البغدادي

__________________

حياك الله أخي شكري محمد نوري و جزاك الله خيراً على متابعتك معنا .

فقط أردت أن أشير إلى ملاحظة مهمة و هي أن المحرك ذا الممانعة المتغيرة الذي درسناه في المثال السابق يمكن أن نزيد من دقته (أي الزاوية لكل خطوة) و ذلك بزيادة عدد الأسنان في الدوار أو/ و زيادة عدد الأقطاب في الثابت . و هذا ينطبق على جميع أنواع المحركات الخطوية .

__________________

المحركات الخطوية أحادية القطبية (Unipolar Stepper Motors)

تمتلك المحركات الخطوية أحادية القطبية 5 أو 6 أسلاك مربوطة كما في الشكل أعلاه ، حيث توجد نقطة منتصف (centre tap) في منتصف كل من الملفين كما يوضح الشكل . و تربط نقاط المنتصف هذه بالطرف الموجب من مصدر القدرة بينما بينما يربط طرفا كل من الملفين بالطرف الأرضي من المصدر بالتعاقب لغرض عكس اتجاه المجال المغناطيسي للملفين كما سيأتي تفصيله .
و المقطع العرضي الواضح في الشكل أعلاه هو لمحرك بدقة 30 درجة لكل خطوة ، و لزيادة الدقة يجب أن نزيد عدد الأقطاب في الدوار . و يمتلك الدوار هنا 6 أقطاب (3 شمال و 3 جنوب) موزعة حول محيط الدوار ، و يمتلك الثابت أربعة أقطاب يلتف الملف رقم 1 حول القطبين الأعلى و الأسفل منه و الملف رقم 2 حول القطبين الأيمن و الأيسر .

__________________

كما هو واضح في الشكل فإن إمرار التيار من النهاية المرقمة 1 (نقطة المنتصف للملف الأول) إلى الطرف (a) يسبب كون القطب الأعلى من الثابت شمالياً و كون القطب الأسفل منه جنوبياً و بهذا ينجذب الدوار ليقف بالشكل المبين في الشكل الأول أعلاه . فإذا قطع التيار عن الملف الأول و مرر في الملف الثاني فسيدور الدوار بمقدار 30 درجة أو خطوة واحدة .
و هكذا إذا أردنا تدوير المحرك باستمرار نقوم بامرار التيار بهذين الملفين بالتعاقب ، فلو فرضنا أن العلامة (1) تعني إمرار التيار في الملف و العلامة (0) تعني قطعه فإن التسلسلين التاليين سيسببان دوران الدوار 24 خطوة (أو 4 دورات) باتجاه عقارب الساعة :

Winding 1a 1000100010001000100010001
Winding 1b 0010001000100010001000100
Winding 2a 0100010001000100010001000
Winding 2b 0001000100010001000100010
<------- Time

Winding 1a 1100110011001100110011001
Winding 1b 0011001100110011001100110
Winding 2a 0110011001100110011001100
Winding 2b 1001100110011001100110011
<------- Time

لاحظ ي الترتيب السابق أن الملفين الأول و الثاني لم يهيجا معاً مطلقاً ، فكلا الترتيبين السابقين يدوران الدوار خطوة واحدة في كل مرة يهيج فيها ملف ، و بهذا تستخدم في هذه الطريقة طاقة أقل من الطريقة الثانية التي سنشرحها الآن ، و التي يهيج فيها ملفان في نفس الوقت و تسبب دوران الدوار نصف خطوة في كل مرة و تنتج عزماً أكبر للمحرك (بمقدار 1.4 × العزم الذي تنتجه طريقة الملف الواحد) و لكن هذه الطريقة تستهلك ضعف الطاقة المستهلكة في الطريقة الأولى .
الطريقة الأولى تسمى طريقة الخطوة الكاملة (Full Step) و الطريقة الثانية تسمى طريقة نصف الخطوة (Half Step) ، و نلاحظ أننا يمكن أن نحصل على تسلسل لتهييج ملفين معاً و بالتالي تدوير المحرك بطريقة نصف الخطوة و ذلك بدمج التسلسلين السابقين الذين يمثل كل منهما تسلسلاً بطريقة الخطوة الكاملة ، فيكون التسلسل الناتج كما يلي :

Winding 1a 11000001110000011100000111
Winding 1b 00011100000111000001110000
Winding 2a 01110000011100000111000001
Winding 2b 00000111000001110000011100
<------ Time

و بذلك نحصل على دوران بهذا الشكل :

__________________

آسف للخطأ المشاركة مكررة و تم حذفها

__________________

المحركات الخطوية ثنائية القطبية (Bipolar Stepper Motors)

كما هو واضح في هذا الشكل فإن المحركات ثنائية القطبية تربط تماماً كما في المحركات أحادية القطبية إلا أنها لا تمتلك نقاط منتصف (centre taps) ، لذلك فإن المحرك نفسه أبسط و لكن دائرة التحكم به و قلب قطبية الملفات لكل زوج من الأقطاب أكثر تعقيداً ، إذ تستعمل دائرة جسرية (H-Bridge) لكل ملف ، و ما تقوم به الدائرة الجسرية باختصار هو أنها تتحكم بقطبية كل من طرف من أحد الملفات بصورة مستقلة .
و لتوضيح ذلك لنأخذ هذا التسلسل لتدوير المحرك بطريقة الخطوة الكاملة :

--Terminal 1a 1---1---1---1--- 11--11--11--11
Terminal 1b --1---1---1---1- --11--11--11--11
-Terminal 2a -1---1---1---1-- -11--11--11--11
Terminal 2b ---1---1---1---1 1--11--11--11--1
<------ Time

نلاحظ هنا أن هذا الترتيب مطابق تماماً للذي أسلفناه في المحركات أحادية القطبية بالنسبة لمرحلة التحكم بغض النظر عن مرحلة دائرة القيادة الإلكترونية الجسرية .

__________________

الشكر موصل لك بمن سبقني فكل كلمات الشكر عاجزة عن الوفاء
ولكن ادعو لك ان ينير الله دربك وبصيرتك وعلمك الى الابد وان ينفع بك بلاد المسلمين
وان يجازيك بكل حرف كتبته حسنة والحسنة بعشر وان يجعلك ممن يضاعف لهم الاجر والمثوبة
وجزاك الله خيرا

__________________

و لك مثل ذلك و أضعاف أضعافه ، أسأل الله أن يمد في اعمارنا في طاعته و أن يعيننا جميعاً على خدمة الإسلام و المسلمين .

__________________

موضوع هام ...بارك الله فيكم

موضوع هاااااام ...بارك الله فيكم

موضوع هاام ...بارك الله فيكم