מהו מנוע צעד וכיצד הוא משרת את מערכת בקרת הינע

בתחום הרובוטיקה, הולך לפניהם שמם של מנועי צעד (Stepper Motors) בשל היותם מותאמים לשיטות בקרת הינע הדיגיטליות, ובקלות, באמצעות בקר לא מסובך, ניתן להניע את המנוע בשיטת צעד-כיוון. בניגוד למנועי ה-DCהרגילים (שבקרתם אנלוגית) ניתן לממשקם לרכיבים דיגיטליים מוכרים כמיקרו-פרוססורים או מחשבים. עוד ניתן למצוא את מנועי הצעד בכונני דיסקים קשיחים, במדפסות (בהן מנוע הצעד הוא זה המניע את ראש הדיו שבמדפסת מצד לצד), בסורקים (בהם מנוע הצעד הוא המניע את הנורה הסורקת), מכונות CNC ובמכשירים רבים נוספים.

מידת הסיבוב הנחוצה במנוע צעד ניתנת להגדרה עד לרמת הדיוק של -+צעד, ועל ידי שיטות חצי צעד ומיקרו צעד ניתן אף להגביר את רמת הדיוק. הבקר שולח את מס' הצעדים הנדרש, והרכיב המכאני אשר מחובר למנוע יבצע את הפקודה וינוע את אותו מרחק זוויתי.

למנועי הצעד ישנו Holding Torque (כח החזק זוויתי) גבוה יותר מאשר מנועים אחרים. כל עוד מתח סלילי המנוע איננו משתנה, מנוע הצעד יימצא במצב של נעילת תנועה לשני הכיוונים (מצב המכונה נעילה עצמית).

מנועי הצעד מותאמים עבור שיטות בקרת הינע דיגיטליות, ולכן, יכולים להשתלב במגוון רחב של מכשירים מודרניים משוכללים.

מנועי הצעד הינם בעלי יכולת דיוק מצוינת, וקיום שגיאה נקודתית בביצוע פקודות המנוע בצעד מסוים, איננה "נגררת" ולכן, איננה משפיעה על הצעד הבא, לא מבחינת דיוקו ולא מבחינת קיומו.

המנועים בנויים בצורה מכנית שאיננה מורכבת למדי (לרוב, אך ורק שני מיסבים פנימיים), ולכן, הבלאי שלהם נמוך בצורה יוצאת דופן והם אינם דורשים תחזוקה שוטפת. כל זה מוביל לכך שיחס העלות/תועלת שלהם הוא גבוה.

מחירם הזול של מנועי הצעד, בעיקר יחסית למנועי הסרוו (Servo), אף הוא משמש כנקודת זכות לטובתם.

חסרונותיו של מנוע צעד

 

החיסרון המובהק של מנועי הצעד, הוא חוסר הניטור של הבקר על פעולת המנוע מבחינת מיקומו (Position Feedback) ומהירותו (Velocity Feedback). כלומר, לאחר שבקר המנוע מעביר פקודת ביצוע מסוימת למנוע, הוא איננו מקבל חיווי לגבי ביצוע/אי ביצוע של הפקודה או נתונים נוספים. כך שלמשל, אם נפעיל שואב אבק רומבה על מנוע צעד, הוא עלול להיתקל ברגל של ספה, המנוע שלו יתאמץ כדי להמשיך לבצע את התנועה, דבר שיגרום לבלאי בצורה מואצת של המנוע של שואב האבק ושל שואב האבק עצמו.

איזה סוגי מנועי צעד קיימים?

 

ישנם שני סוגים עיקריים של מנועי צעד: מנועי היוניפולאר (Unipolar) ומנועי הביפולאר (Bipolar), כאשר ההבדל ביניהם נעוץ במספר ובאופן בו מחוברים האלקטרו-מגנטים. בקרת מנועי היוניפולאר (ארבעה מגנטים) הינה פשוטה יותר, אולם הם נחשבים לחלשים ממנועי הביפולאר, אבל מנועי הביפולאר (שני מגנטים) דורשים מעגל בקרה המסוגל לשנות את כיוונו של הזרם בכל צעד.