Cos'è stepper motor?

Motore Passo-Passo (Stepper Motor)

Un motore passo-passo, o stepper motor, è un tipo di motore elettrico che converte impulsi elettrici in movimenti meccanici discreti. Invece di ruotare continuamente come un motore DC, un motore passo-passo ruota in "passi", precisamente controllati. Questo lo rende ideale per applicazioni che richiedono posizionamento preciso e controllo di velocità.

Principio di funzionamento:

I motori passo-passo funzionano con una serie di bobine che vengono energizzate in una sequenza specifica. Quando una bobina è energizzata, crea un campo magnetico che attira o respinge il rotore, facendolo ruotare di un angolo specifico (il "passo"). Controllando la sequenza di energizzazione delle bobine, è possibile controllare con precisione la posizione del rotore.

Tipi di motori passo-passo:

Esistono principalmente tre tipi di motori passo-passo:

• Motori a riluttanza variabile (Variable Reluctance - VR): Sono i più semplici, ma offrono una coppia inferiore. Funzionano variando la riluttanza del circuito magnetico.
• Motori a magnete permanente (Permanent Magnet - PM): Utilizzano un magnete permanente nel rotore. Offrono una coppia maggiore rispetto ai VR ma hanno un passo più grande.
• Motori ibridi (Hybrid): Combinano le caratteristiche dei motori VR e PM, offrendo una coppia elevata e un passo piccolo, rendendoli i più comuni per applicazioni di precisione.

Caratteristiche principali:

• Angolo di passo: L'angolo di rotazione per ogni impulso (ad esempio, 1.8 gradi per passo).
• Numero di passi per giro: Il numero di passi necessari per completare una rotazione completa (ad esempio, 200 passi per giro con un angolo di passo di 1.8 gradi).
• Coppia di mantenimento (Holding Torque): La coppia massima che il motore può sopportare senza muoversi, con l'alimentazione applicata.
• Coppia di spunto (Pull-in Torque): La coppia massima che il motore può avviare a una determinata velocità.
• Coppia di arresto (Pull-out Torque): La coppia massima che il motore può sostenere a una determinata velocità senza perdere passi.

Modalità di pilotaggio:

• Onda singola (Wave Drive): Viene energizzata una sola bobina alla volta. Offre meno coppia ma consuma meno energia.
• Passo completo (Full Step): Vengono energizzate due bobine alla volta. Offre una coppia maggiore rispetto all'onda singola.
• Mezzo passo (Half Step): Alterna tra una e due bobine energizzate. Raddoppia la risoluzione (riduce l'angolo di passo) ma offre una coppia meno uniforme.
• Microstepping: Utilizza un controllo più preciso della corrente per energizzare le bobine in modo intermedio tra i passi completi, consentendo movimenti più fluidi e una maggiore risoluzione. Vedi: Microstepping

Vantaggi:

• Posizionamento preciso.
• Controllo accurato della velocità.
• Alta coppia a basse velocità.
• Affidabilità e lunga durata.
• Facile da controllare digitalmente.

Svantaggi:

• Efficienza relativamente bassa (specialmente ad alte velocità).
• Tendenza a vibrare e risuonare.
• Richiede un circuito di controllo (driver).
• Può perdere passi se sovraccaricato.

Applicazioni:

I motori passo-passo sono utilizzati in una vasta gamma di applicazioni, tra cui:

• Stampanti 3D: Stampanti%203D
• Macchine CNC: Macchine%20CNC
• Robotica: Robotica
• Lettori di dischi.
• Sistemi di posizionamento.
• Automazione industriale.
• Telecamere a circuito chiuso (CCTV).

Controllo:

Il controllo di un motore passo-passo richiede un driver che genera la sequenza di impulsi corretta per energizzare le bobine. Questo può essere implementato utilizzando un microcontrollore o un circuito integrato dedicato. Parametri come la velocità e la direzione di rotazione sono controllati regolando la frequenza e la sequenza degli impulsi.