Cos'è motore passo passo?

Motore Passo Passo

Un motore passo-passo (o stepper motor) è un tipo di motore elettrico senza spazzole che divide una rotazione completa in un numero discreto di passi. A differenza dei motori a corrente continua (DC) che ruotano continuamente quando viene applicata alimentazione, un motore passo-passo avanza di un passo alla volta quando riceve un impulso di controllo. Questo permette un posizionamento preciso e ripetibile.

Principi di Funzionamento:

I motori passo-passo utilizzano una serie di bobine elettromagnetiche per controllare la rotazione dell'albero motore (rotore). Applicando alimentazione a una sequenza specifica di bobine, il rotore viene costretto a "passare" alla posizione successiva. La precisione del posizionamento dipende dal numero di passi per rotazione completa del motore. Un numero maggiore di passi significa una risoluzione più elevata.

Tipi di Motori Passo-Passo:

Motori Passo-Passo a Riluttanza Variabile: Questi motori utilizzano un rotore in ferro dolce con denti multipli e uno statore con bobine. La rotazione si verifica quando il rotore si allinea alla bobina statorica eccitata, massimizzando la riluttanza magnetica.
Motori Passo-Passo a Magnete Permanente: Questi motori utilizzano un rotore magnetizzato permanentemente. La coppia è fornita dall'interazione tra il campo magnetico del rotore e il campo magnetico creato dalle bobine dello statore. Offrono in genere una coppia maggiore rispetto ai motori a riluttanza variabile.
Motori Passo-Passo Ibridi: Combinano le caratteristiche dei motori a riluttanza variabile e a magnete permanente. Offrono un'elevata coppia, elevata risoluzione e buone prestazioni complessive. Sono i più comunemente usati nelle applicazioni di controllo del movimento di precisione.

Modalità di Controllo (Driving Modes):

Onda Piena (Full Step): In questa modalità, solo una fase è eccitata alla volta. Richiede meno potenza ma offre una coppia inferiore.
Passo Pieno (Due Fasi eccitate): Due fasi sono eccitate contemporaneamente. Fornisce una coppia maggiore rispetto alla modalità onda piena.
Mezzo Passo (Half Step): Alterna tra l'eccitazione di una fase e l'eccitazione di due fasi. Raddoppia la risoluzione (numero di passi per rotazione) ma può ridurre la coppia.
Microstepping: Eroga corrente variabile a due fasi adiacenti per creare posizioni intermedie tra i passi completi o mezzi. Offre una risoluzione ancora maggiore e un movimento più fluido, riducendo la risonanza e il rumore.

Vantaggi dei Motori Passo-Passo:

Posizionamento Preciso: Permette un controllo accurato del posizionamento angolare.
Affidabilità: Senza spazzole, hanno una lunga durata.
Funzionamento a Bassa Velocità: Possono fornire una coppia elevata a basse velocità.
Controllo a Ciclo Aperto: In molte applicazioni, non è necessario un feedback di posizione.
Ampia Gamma di Taglie e Coppie: Disponibili per varie applicazioni.

Svantaggi dei Motori Passo-Passo:

Efficienza: Meno efficienti rispetto ai motori a corrente continua.
Vibrazioni e Risonanza: Possono vibrare e risuonare a determinate velocità.
Perdita di Passo: Se sovraccaricati, possono perdere passi.
Requisiti di Controllo Complessi: Richiedono un driver specializzato per controllare la sequenza di eccitazione delle bobine.

Applicazioni:

I motori passo-passo sono utilizzati in un'ampia varietà di applicazioni, tra cui:

Stampanti
Scanner
CNC (Controllo Numerico Computerizzato)
Robotica
Macchine a Controllo Automatico
Fotocamere
Valvole di Controllo
Unità Disco Rigido
Automazione Industriale

Parametri Importanti:

Passi per Rotazione: Il numero di passi necessari per completare una rotazione completa dell'albero (360 gradi).
Angolo di Passo: L'angolo di rotazione per ogni passo.
Corrente di Fase: La corrente massima che può essere applicata a ciascuna fase.
Tensione: La tensione richiesta per alimentare il motore.
Coppia di Tenuta: La coppia massima che il motore può sostenere in posizione di arresto.
Coppia di Mantenimento: La coppia necessaria per mantenere il rotore in posizione mentre il motore è fermo e alimentato.
Coppia di Trascinamento: La coppia massima che il motore può generare a una data velocità.
Frequenza Massima di Avviamento: La frequenza massima alla quale il motore può essere avviato con un carico specifico senza perdere passi.
Induttanza di Fase: L'induttanza di ciascuna fase del motore.

La scelta del motore passo-passo corretto dipende dai requisiti specifici dell'applicazione. La comprensione dei diversi tipi, modalità di controllo e parametri dei motori passo-passo è fondamentale per una progettazione e un controllo efficaci.