수제 제품에 스테퍼 모터 사용. DIY 스테퍼 모터, 작동 원리, 연결 다이어그램. 실망의 대가 또는 값비싼 풍향계

모든 전기 장치의 작동에는 특별한 구동 메커니즘이 필요합니다. 스테퍼 모터는 그러한 장치 중 하나입니다. 오늘은 큰 선택 다양한 전기 모터, 컨트롤러에 의해 제어되는 드라이버의 유형 및 방식으로 나뉩니다.

스테퍼 모터 란 무엇입니까?

스테퍼 모터는 동기식 전기 기계 장치, 제어 신호를 보내는 기계적 움직임축차. 회전은 특정 위치에 고정된 단계로 발생합니다.

스테퍼 모터의 작동 원리

단자에 전압이 가해지면 전기 모터의 브러시가 시작되어 계속 회전하기 시작합니다. 유휴 엔진특별한 속성을 가지고 있습니다. 들어오는 직사각형 펄스를 적용된 구동축의 미리 결정된 위치로 변환하는 것입니다.

샤프트가 아래로 이동합니다. 고정 각도모든 충동으로. 기어 모양의 철 중앙 조각 주위에 여러 개의 기어드 전자석이 있는 경우 이러한 기어박스가 있는 장치가 매우 효과적입니다. 마이크로컨트롤러는 전자석에 전원을 공급합니다. 하나의 기어드 전자석은 에너지의 영향을 받아 기어 휠의 톱니를 표면으로 끌어 당겨 모터 샤프트가 회전합니다. 치아가 전자석과 정렬되면 인접한 자기 조각 쪽으로 약간 이동합니다.

기어로 회전을 시작하고 수평을 유지했습니다.이전 바퀴로 첫 번째 전자석이 꺼지고 다음 전자석이 켜집니다. 그런 다음 전체 프로세스가 필요한 만큼 반복됩니다. 이 회전을 일정한 피치라고 합니다. 엔진이 완전히 회전할 때의 단계 수를 계산하여 회전 속도가 결정됩니다.

스테퍼 모터 모델

로터 설계에 따른 스테퍼 모터는 반응성, 영구 자석 및 하이브리드의 세 가지 유형으로 나뉩니다.

1. 현재 동기 릴럭턴스 모터는 거의 사용되지 않습니다. 작은 모멘트가 필요하고 피치각이 너무 클 때 사용됩니다. 로터는 극이 뚜렷한 연자성체로 되어 있고 피치각이 크며 전류가 흐르지 않으면 고정모멘트가 없다. 이것은 가장 간단하고 저렴한 엔진입니다. 고정자는 6극과 3상으로 구성되며 로터에는 4극이 있습니다. 이 경우 장치의 단차는 30도입니다. 회전 자기장이 생성됩니다. 직렬 연결고정자 단계. 회 전자는 한 단계에서 고정자 각도보다 작은 각도로 회전합니다. 이는 극 수가 적기 때문입니다.
2. 영구 자석 모터영구 자석 회전자와 2상 고정자로 구성됩니다. 영구자석 모터는 리액티브 장치와 달리 제어 신호가 제거된 후 회전자가 고정됩니다. 따라서 큰 토크로 인해 발생합니다. 회 전자의 제조 공정은 큰 기술적 어려움 (많은 수의 극 + 영구 자석)을 동반하기 때문에 최대 90도까지 큰 각도 단차가 생깁니다. 이것이 그들의 유일한 단점입니다. 단극 제어 회로로 작업할 때 중앙의 권선을 탭할 수 있습니다. 중앙 탭이 없는 권선은 양극 제어 회로를 통해 공급됩니다. 이를 기반으로 스테퍼 모터 장치는 권선의 유형에 따라 유니폴라와 바이폴라의 두 가지 유형으로 나뉩니다.

단극. 전류의 방향을 바꾸지 않고 자극의 위치를 ​​바꿀 수 있습니다. 권선의 각 단계를 개별적으로 켜면 충분합니다. 이 장치는 중앙에 탭이 있는 위상당 하나의 권선으로 구성됩니다.

양극성 . 이러한 모터에는 위상당 하나의 권선이 있으며 공통 출력은 없지만 위상당 2개가 있습니다. 이로 인해 바이폴라 장치는 최고 권력단극자보다. 극의 자기 극성을 변경하려면 권선에서 전류의 방향이 변경됩니다.

하이브리드 엔진

피치 각도를 줄이기 위해, 하이브리드 스테퍼 모터. 설계에 있어 영구자석 모터와 릴럭턴스 모터의 장점을 최대한 살렸습니다. 로터는 세로축을 따라 자화된 원통형 자석의 형태로 제공됩니다. 고정자는 2개 또는 4개의 위상으로 구성되며, 이는 뚜렷한 극 쌍 사이에 배치됩니다.

스테퍼 모터를 시작하는 방법, 제어

연결 작업스테퍼 모터 제어는 장치를 실행하려는 방법과 드라이브에 있는 와이어 수에 따라 다릅니다. 스테퍼 모터에는 4 ~ 8개의 와이어가 있을 수 있으므로 특정 구성표를 사용하여 연결합니다.

• 4개의 전선으로. 각 위상 권선에는 두 개의 와이어가 있습니다. 드라이버를 단계별로 연결하려면 연속적으로 연결된 쌍을 이루는 전선을 찾아야 합니다. 이러한 모터는 바이폴라 장치에만 사용됩니다.
• 5개의 전선으로. 모터의 중앙 단자는 내부적으로 솔리드 케이블로 결합되어 하나의 와이어로 나옵니다. 많은 간격이 나타나기 때문에 권선을 서로 분리하는 것은 불가능합니다. 전선의 중심 위치를 정하고 다른 도체와 연결하려고 하면 상황에서 벗어날 수 있습니다. 가장 효율적이고 안전한 모드입니다. 그런 다음 장치가 연결되고 작동 여부가 확인됩니다.
• 6개의 전선으로. 각 권선에는 여러 개의 전선과 중앙 탭이 있습니다. 측정 장치는 와이어를 분리하는 데 사용됩니다. 모터는 단극 또는 양극 장치에 연결할 수 있습니다. 단극 장치에 연결할 때 모든 전선이 사용됩니다. 바이폴라 장치의 경우 와이어의 한쪽 끝과 각 권선의 중앙 탭이 하나씩 있습니다.

스테퍼 모터를 제어하려면 컨트롤러가 필요합니다. 컨트롤러는 고정자 코일 중 하나에 전압을 공급하는 회로입니다. 컨트롤러는 복합 키 세트를 포함하는 ULN 2003 유형의 집적 회로를 기반으로 만들어집니다. 각 키에는 출력에 보호 다이오드가 있어 추가 보호 없이 유도 부하를 연결할 수 있습니다.

스테퍼 모터는 어떻게 작동합니까?

장치는 세 가지 모드로 작동할 수 있습니다.

• 마이크로스텝 모드. 마이크로스테핑 장치는 일부 제조업체의 최신 개발품이며 주로 마이크로일렉트로닉스 또는 산업용 컨베이어에 사용됩니다. 특수 칩은 샤프트가 1/100 단계 위치에 있도록 전압을 생성합니다. 예를 들어 1회전당 20,000번의 움직임이 발생합니다. 드라이버는 회전당 50,000개 이상의 제어 전압 사이클을 생성할 수 있습니다.
• 하프 모드. 반단계 모드에서 진동 수준이 감소하기 때문에 이러한 장치는 종종 산업에서 사용됩니다. 한 단계가 활성화되면 다음 단계가 켜질 때까지 이 위치에서 고정됩니다. 중간 위치가 얻어지고 두 개의 극이 치아에 동시에 작용합니다. 첫 번째 단계가 꺼지면 로터가 반 단계 앞으로 이동합니다.
• 전체 모드. 제어 전압은 모든 단계에 차례로 전달되고 전체 단계가 얻어집니다(1회전당 200회 이동).

스테퍼 모터 사양

전기 및 기계 공학 분야에서 스테퍼 모터는 많은 기계적 및 전기적 가능성을 포함하는 복잡한 장치로 간주됩니다. 실제로 다음 사양이 적용됩니다.

1. 정격 전류 및 전압. 최대 허용 전류는 전기 모터의 기계적 매개변수에 지정됩니다. 정격 전류는 엔진이 필요한 만큼 오랫동안 작동할 수 있는 주요 전기 매개변수입니다. 정격 전압은 거의 표시되지 않으며 옴의 법칙에 따라 계산됩니다. 정적 모드에 있을 때 모터 권선의 일정한 최대 전압을 보여줍니다.
2. 위상 저항. 매개변수는 위상 권선에 적용할 수 있는 최대 전압을 보여줍니다.
3. 위상 인덕턴스. 권선의 전류가 얼마나 빨리 증가할 것인지는 이 매개변수로 표시됩니다. 고주파에서 위상을 전환할 때 전류가 더 빨리 증가하려면 전압이 더 많이 가해져야 합니다.
4. 1회전의 전체 단계 수입니다. 매개변수는 전기 모터가 얼마나 정확한지, 부드러움 및 허용 용량을 보여줍니다.
5. 토크. 기계적 데이터는 토크에 따라 달라지는 속도를 보여줍니다. 매개변수는 전기 모터의 최대 회전 시간을 지정합니다.
6. 유지 단계. 이 단계는 장치가 정지되었을 때의 토크를 보여줍니다. 장치의 2상에는 정격 전류가 공급되어야 합니다.
7. 멍한 순간. 공급 전압이 없는 동안 모터 샤프트가 회전할 수 있도록 해야 합니다.
8. 로터 에너지 시간. 엔진이 가속하는 속도를 나타냅니다. 값이 낮을수록 가속이 빨라집니다.
9. 항복 전압. 이 매개변수는 전기 안전 섹션을 참조하고 케이스와 장치 권선 사이의 절연을 뚫는 가장 낮은 전압을 보여줍니다.

풍차용 발전기로는 프린터용 스테퍼모터(SM)가 적합하다. 낮은 회전 속도에서도 약 3와트의 전력을 생성합니다. 전압이 12V 이상으로 올라갈 수 있으므로 작은 배터리를 충전할 수 있습니다.

사용 원칙

러시아 기후의 특징인 표층의 난류는 방향과 강도의 지속적인 변화를 초래합니다. 1kW를 초과하는 전력을 가진 대형 풍력 발전기는 관성입니다. 결과적으로 바람의 방향이 바뀔 때 완전히 긴장을 풀 시간이 없습니다. 이것은 또한 회전 평면의 관성 모멘트에 의해 방지됩니다. 작동 중인 풍차에 측풍이 작용하면 큰 하중을 받게 되어 급격한 고장이 발생할 수 있습니다.

약간의 관성을 가진 손으로 만든 저전력 풍력 발전기를 사용하는 것이 좋습니다. 그들의 도움으로 저전력 휴대 전화 배터리를 충전하거나 LED를 사용하여 오두막을 밝힐 수 있습니다.

앞으로는 물을 데우는 것과 같이 생성된 에너지의 변환이 필요하지 않은 소비자에게 집중하는 것이 좋습니다. 수십 와트의 에너지는 온수의 온도를 유지하거나 겨울에 얼지 않도록 난방 시스템을 추가로 가열하기에 충분할 수 있습니다.

전기 부품

풍차의 발전기는 프린터용 스테퍼 모터(SM)를 설치할 수 있습니다.

낮은 회전 속도에서도 약 3와트의 전력을 생성합니다. 전압이 12V 이상으로 올라갈 수 있으므로 작은 배터리를 충전할 수 있습니다. 나머지 발전기는 1000rpm 이상에서 효과적으로 작동하지만 풍차가 200-300rpm으로 회전하기 때문에 작동하지 않습니다. 여기에 기어박스가 필요하지만 추가 저항이 발생하고 비용도 많이 듭니다.

제너레이터 모드에서는 스테퍼 모터에서 교류가 생성되며, 이는 한 쌍의 다이오드 브리지와 커패시터를 사용하여 쉽게 직류로 변환됩니다. 이 계획은 자신의 손으로 쉽게 조립할 수 있습니다.

브리지 뒤에 안정기를 설치하여 일정한 출력 전압을 얻습니다. 시각적 제어를 위해 LED를 연결할 수도 있습니다. 전압 손실을 줄이기 위해 쇼트키 다이오드를 사용하여 정류합니다.

미래에는 더 강력한 스테퍼 모터로 풍차를 만드는 것이 가능할 것입니다. 이러한 풍력 발전기는 시작 순간이 큽니다. 시동 중 및 저속에서 부하를 분리하여 문제를 제거할 수 있습니다.

풍력 발전기를 만드는 방법

블레이드는 PVC 파이프에서 손으로 만들 수 있습니다. 일정한 지름으로 취하면 원하는 곡률이 선택됩니다. 블레이드의 블랭크는 파이프에 그려진 다음 커팅 디스크로 자릅니다. 프로펠러 스팬은 약 50cm, 블레이드의 폭은 10cm로 그 후 플랜지가 있는 슬리브를 SD 샤프트의 크기에 맞게 가공해야 합니다.

모터 샤프트에 장착되어 추가 나사로 고정되며 플라스틱 블레이드가 플랜지에 부착됩니다. 사진은 두 개의 날을 보여주지만 두 개의 유사한 날을 90º 각도로 나사로 조이면 네 개를 만들 수 있습니다. 강성을 높이려면 나사 머리 아래에 공통 플레이트를 설치해야 합니다. 블레이드를 플랜지에 더 가깝게 누릅니다.

플라스틱 제품은 오래 가지 않습니다. 이러한 블레이드는 20m / s 이상의 속도로 지속적인 바람을 견딜 수 없습니다.

발전기는 볼트로 고정된 파이프 조각에 삽입됩니다.

두랄루민으로 만든 투조 및 경량 구조인 풍향계는 끝에서 파이프에 부착됩니다. 풍력 발전기는 용접된 수직 축에 놓이며 회전 가능성이 있는 마스트 튜브에 삽입됩니다. 마찰을 줄이기 위해 플랜지 아래에 스러스트 베어링 또는 폴리머 와셔를 설치할 수 있습니다.

대부분의 설계에서 풍차는 움직이는 부품에 부착된 정류기를 포함합니다. 관성의 증가 때문에 이것을 하는 것은 비실용적입니다. 바닥에 전기 보드를 놓고 발전기에서 전선을 아래로 가져 오는 것이 가능합니다. 일반적으로 2개의 코일에 해당하는 최대 6개의 와이어가 스테퍼 모터에서 나옵니다. 그들은 움직이는 부분에서 전기를 전달하기 위해 슬립 링이 필요합니다. 브러시를 설치하는 것은 매우 어렵습니다. 전류 수집 메커니즘은 풍력 발전기 자체보다 더 복잡할 수 있습니다. 또한 발전기 축이 수직이 되도록 풍차를 배치하는 것이 좋습니다. 그러면 전선이 돛대 주위에 땋아지지 않습니다. 이러한 풍력 발전기는 더 복잡하지만 관성은 감소합니다. 베벨 기어가 바로 여기에 있습니다. 동시에 자신의 손으로 필요한 기어를 선택하여 발전기 샤프트의 속도를 높일 수 있습니다.

풍차를 5-8m 높이로 고정하면 향후 고급 설계를 설치하기 위해 기능 테스트 및 데이터 수집을 시작할 수 있습니다.

현재 수직축 풍력 터빈이 대중화되고 있습니다.

일부 디자인은 허리케인도 잘 견딜 수 있습니다. 어떤 바람에도 작동하는 결합된 디자인은 그 자체로 잘 입증되었습니다.

결론

저전력 풍력 발전기는 낮은 관성으로 인해 안정적으로 작동합니다. 집에서 쉽게 만들 수 있으며 주로 소형 배터리를 충전하는 데 사용됩니다. 시골집에서, 시골에서, 전기에 문제가 있을 때 하이킹에 유용할 수 있습니다.

티그레즈노

다음은 오래된 스캐너를 인상적인 전기 발전기로 "재활용"하는 데 도움이 되는 가이드입니다.

다음이 필요합니다.

• 오래된 스캐너;
• 정류기 다이오드(8개의 1N4007 다이오드가 프로젝트에 사용됨);
• 커패시터 1000uF;
• PVC 파이프;
• 플라스틱 부품(아래 참조)
• 알루미늄 판(다른 것을 사용해도 됨).

형광등 및 전자 부품 외에도 스캐너에는 스테퍼 모터가 있으며 이는 우리에게 필요한 것입니다. 사진은 4상 스테퍼 모터를 보여줍니다.

참고 3. 무료 스키마 개발 소프트웨어 http://qucs.sourceforge.net/을 사용했습니다.

블레이드 수집. 자세히 .

불행히도 장치의 다이어그램은 없지만 사진에서 유사한 장치를 조립하는 것은 그리 어렵지 않습니다.

끝! 이제 사진에서 볼 수 있듯이 바람이 많이 부는 날을 기다리고 장치를 시험해 봐야 합니다. 장치는 4.95V의 안정적인 전압을 생성합니다. 이제 MP3 플레이어나 전화를 무료로 충전할 수 있습니다!

• 여기. 위대한 사람이 말했다. 문제는 "훌륭한 효율성"에 있지 않습니다. 에너지는 여전히 무료입니다. 행성은 그러한 Kulibins로 인해 더 가난해지지 않을 것입니다. 문제는 인건비와 사용된 모든 비용입니다. 질문은 매우 논쟁의 여지가 있습니다. 끔찍한 치수의 수직선 또는 수평선이지만 회전합니다. 이것은 논쟁의 여지가 있는 주제입니다(또는 누군가가 실제 경험을 없애고 공유하면 더 좋습니다).
• 안녕 모두. 내 것은 조금 더 어렵습니다. LED 손전등으로 마당을 밝힙니다(5개. 각 7개 LED). 배터리 비용은 7.2볼트 700mA입니다. 전압 배가 방식에 따라 조립됩니다. :).
• 바람은 보통인데 어떻게 측정해야할지 모르겠어...조금 멈췄고 바람의 가치가 없다.
• 그리고 여기 머리가 있습니다. (승수를 제거하면 고착이 훨씬 더 시골스럽고 차이가 최소화되고 소음이 발생하지 않습니다). 내 수직 제품은 일반적으로 조용하고 배터리(SD도 포함) 없이 1.5년 동안 빛나고 있습니다.
• mba1이 맞고 200rpm이 넘는 수직선은 매우 의심스럽습니다.
• 그런 엔진에는 블레이드가 큰 것 같습니다. 크기를 힘으로 조정하면 완전히 올바른 풍차가 될 것입니다. 설정을 변경하셨나요?
• 칼날을 가늘고 짧게 만들어 지름은 약 1.1m, 속도는 높이고 바람이 느껴지지 않을 때 회전합니다. Phanari는 이미 6:). 여기 비디오가 있습니다 - http://depositfiles.com/files/18bs0ha7b
• 나는 더 이상 매개 변수를 기억하지 못합니다. 평균 바람이 약 8 볼트, ma-xs입니다. 이제 나는 정말로 거기에 오르고 싶지 않고 내 머리는 다른 것으로 가득 차 있습니다. 나는 네오디뮴 자석을 기다리고 있습니다 (24pcs ), 그들은 요즘에 올 것입니다 :), 나는 발전기를 만들 것입니다 :).
• 스테퍼 모터가 필요한 경우 스캐너가 아니라 프린터에서 매트릭스 넥에 두 개가 있으며 유지 관리 중에도 헤드가 빠르게 움직이면서 LED가 빛나기 시작합니다. 나는 진지한 공예로 시작하지 않고 Zhiguli 스토브의 엔진으로 시작하거나 유리 청소기의 모터가 차고에 누워 있다고 생각합니다.
• 원심 속도 제한기가 있는 수집기 엔진(예: DP ..., DPM ...)이 있습니다. 생성기의 역 문제에 대해 이것을 적용하는 방법에 대한 아이디어가 있습니까? 나만 안맞는듯...
• 그리고 ShD3-SHD5에서 누군가가 혼란스러워 할 수 있습니까?
• 아니면 항공기 모델의 모터, 작은 크기, 높은 출력을 사용합니까?
• http://vkontakte.ru/club11998700 - 사진과 비디오 SD, 네오디뮴, 링크가 있습니다 ....
• 엔진 설정은 무엇입니까? 코일당 볼트? 암페어? 몇 개의 코일(핀?)과 회전 정도는?
• shd를 선택하는 것이 바람직합니다. 권선 저항이 적고 작동 전압이 높으면 적절한 임펄스가 단계를 제공합니다. :)
• 더 높은 전압에서 저항이 적으면 전력이 더 큽니다. SIZE에 따라 선택하시면 됩니다 :)
• http://www.youtube.com/watch?v=7WgS4kxobI0&feature=channel_video_title
• 이것은 내 비디오입니다.
• SD를 발전기로 사용할 수 있는지 누가 알겠습니까?프린터보다 더 강력하게 구입하면.
• 강력한 스테퍼 모터를 발전기로 사용하는 것은 어렵습니다. 그 이유는 시작의 큰 순간입니다.

나는 스테퍼 모터가 주위에 놓여 있었고 그것을 발전기로 사용하기로 결정했습니다. 모터는 오래된 도트 매트릭스 프린터에서 제거되었으며 다음과 같은 비문이 있습니다. 2x6 옴이었습니다.

테스트를 위해 스테퍼를 회전시키는 다른 모터가 필요합니다. 엔진의 설계 및 장착은 아래 그림과 같습니다.

엔진에서 롤러를 잃어버려서 붙여넣기를 하고...

고무줄이 날아가지 않도록 부드럽게 엔진을 시동합니다. 라고 말해야 합니다. 높은 회전수여전히 날아가므로 전압이 6볼트 이상으로 올라가지 않았습니다.

전압계를 연결하고 테스트를 시작하고 먼저 전압을 측정합니다.

비교를 위해 엔진이 0.2A를 소비하는 동안 PSU의 전압을 약 6V로 설정했습니다. 아이들링엔진은 0.09A를 먹었다

설명할 필요도 없고 아래 사진에서 모든 것이 명확하다고 생각합니다. 전압은 16볼트였고, 회전하는 엔진의 속도는 크지 않은데 더 세게 돌리면 20볼트 다 짜낼 수 있을 것 같아요...

우리는 다이오드 브리지를 통해 연결합니다 (커패시터를 잊지 마십시오. 그렇지 않으면 LED를 태울 수 있음). 전력이 0.5 와트 인 매우 밝은 LED가있는 테이프.

브리지 이후의 스테퍼 모터가 약 12볼트를 내도록 전압을 5볼트보다 약간 낮게 설정했습니다.

빛난다! 동시에 전압이 12볼트에서 8볼트로 떨어졌고 엔진이 조금 더 천천히 회전하기 시작했습니다. LED 스트립이 없는 단락 전류는 0.08A였습니다. - 스핀업 모터가 작동하지 않았음을 상기시켜 드리겠습니다. 풀 파워, 그리고 스테퍼 모터의 두 번째 권선을 잊지 마세요. 병렬로 연결할 수는 없지만 회로를 조립하고 싶지는 않았습니다.

스테퍼 모터로 좋은 발전기를 만들거나, 자전거에 부착하거나, 그것을 기반으로 풍력 발전기를 만들 수 있다고 생각합니다.