Шаговые двигатели часто используются в разной компьютерной технике. Их много остается после них. Что с них мастерить не всем понятно. Ведь для полезных вещей, приводов вращение в заданном направлении более востребовано, чем шаганите ротора как у этого двигателя.
В роли генератора шаговик тоже имеет недостатки, в частности повышенная вибрация.
Заставить постоянно вращаться ротор шаговика от тока не так то и просто.
"Лихо мерили шаги две огромные ноги...
А тот, кому поручено считать шаги, должен ни на минуту не забывать об этом, и сбиваться со счета он просто не имеет права. Иначе весь отряд может заблудится или пройти совсем не туда, куда нужно. Если кому-нибудь приходилось в походе считать шаги, тот знает, как это неприятно и утомительно". - (Заметки туриста)
Шаговый двигатель хитроумная вещ, наверно тот, кто раньше не видел его внутри, но имел познания в электромагнетизме, чуть по-другому себе представлял его строение.
Схему шаговика можно описать как: "эконом вариант в многополюснике".
Вот, как в нем достигается шаг в 1,875 градуса.
На роторе шаговика есть магнит,
оточен железным кожухом с двумя секциями по 48 зубов,
первая и вторая секции развернуты так дабы зубы первой попадали в промежутки второй, для лучшего удержания ротора.
В статоре 8 катушек, с учетом промежутков между катушками на одну катушку припадает 4 полных зуба, теоретически 4,5.
Периметр статора виртуально соответствует 48 зубам. Но с учетом воздушных промежутков между катушками, то реально в статоре 4*8=32 зуба.
Кто-то уже наверно сразу прикинет, ну мол, 360 градусов разделить на 48 и выходит...7,5 градуса на шаг. Но у нас 1,875 градуса на шаг, так в чем секрет, как получается 1,875 градуса?
Тут все чуть хитрее и одновременно проще:
В статоре есть 8 катушек, но зубы на них размещены не симметрично относительно роторных, видно на фото.
В одной секции (верхней) две катушки, те которые расположены по периметру - 180 градусов, удерживают ротор, полным совпадением вершин зубов между собой.
В другой секции ротора (нижней) эти катушки развернуты на 90 градусов, для лучшего удержания вала.
При переходе вала на 7,5 градуса (на один зуб)
совпадают диаметрально расположены зубы статора с ротором.
А при переходе на 3,75 градуса, совпадают 90-градусные, относительно одной секции. Но у нас катушек не 2 или 4, а 8. Значит, при переходе на 1,875 градуса зубы опять делятся на 2 и 45-градусная катушка (относительно первой, 360/8=45) это обеспечивает, вот и выходит 1,875 градуса.
То есть малая градусность шага обеспечивается не большим количеством пар полюсов магнита, а большей "зубчатостью" магнитного ротора.
При подаче короткого импульса постоянного тока ротор проворачивается на величину шага одного зуба и как бы западает в неоднородное магнитное поле. При вращении вала шаговика это чувствуется - "эффект пилы".
Если эти зубы сточить, то такой эффект исчезнет, шаговик не будет работать мелким шагом, а станет ориентироваться на магнитное поле самих катушек - шагов на оборот будет 8.
Как получают еще меньшую градусность шага в шаговике:
1) Увеличивают количество зубов как на роторе так и на статоре (больше 48);
2) Увеличивают количество (кратность) катушек на статоре (больше 8);
3) Увеличивают количество и зубов и катушек.
Вопрос более мелкой градусности упирается в физический предел увеличения количества зубов и катушек. Можно также делать катушки и зубы побольше, но тогда периметр статора следует увеличивать, повысится и потребление тока.
К экспериментам:
Инструменты, материалы:
- вольтметр;
- трансформатор (50 Гц 220/7 В, 3 Вт);
- соединительные провода, клеммы;
- конденсатор 8 мкФ, не электролит, до 25 В;
- конденсатор 1 мкФ, не электролит, до 25 В;
- шайбы с разных материалов внутренний диаметр 20 мм;
- шаговый двигатель, в принципе можно любой, у меня SANYO DENKI 1,875 DEG (Япония), сопротивление одной из двух систем катушек 22 Ом, (2*11 Ом) *2 = 6 выводов;
- неодимовый магнит.
Опыты с шаговиком:
Шаг 1. Проверка работоспособности шаговика без конденсатора по схеме.
Без использования конденсатора как видно ротор шаговика может или не вращатся совсем, или вращаться хаотично, как с лева направо, так и наоборот.
Шаг 2. Добавление малого конденсатора в схему.
Конденсатор в схему позволяет нормализировать направление движения, но малая емкость не дает нужных результатов. Проверить это можно принудительно, пытаясь вращать ротор в противоположную сторону.
Шаг 3. Добавление большого конденсатора в схему.
Нужная, большая емкость конденсатора позволяет стабилизировать вращение только в одном направлении.
Шаг 4.Труднообъяснимый эксперимент № 1.
На шаговик сверху ротора, на его латунную шестерню ставим кусочек неодимового магнита. Включая установку, видим как магнит начинает вращаться в туже сторону что и ротор, но со скоростью в 2 раза выше роторной. Почему? Возможно, вторая секция ротора тормозит его вращение в 2 раза ведь секций 2. При этом скорость движущего магнитного поля, остается постоянной. Смотрите видео ниже, 32 секунда.
Шаг 5.Труднообъяснимый эксперимент № 2.
На шаговик сверху возле ротора на корпусе ставлю шайбу любого материала, можно по очереди: магнит, железо, медь, пластмасса. После включения установки шайба начинает вращаться в противоположную сторону от вращения ротора, но с меньшей скоростью. Вопрос что ее заставляет двигаться и задает направление?
Сначала подозревал, что шайбой движет магнитный вихрь, когда ставил сверху шайбу-магнит, железо. Но удивился, когда стала вращаться и пластиковая шайба. Наверное, движение дает механическая вибрация. Но как задается направление движения? Смотрите видео, 54 секунда.
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
