Μελέτη και κατασκευή βηματικού κινητήρα

Abstract

Ο βηματικός κινητήρας ,ένας κινητήρας συνεχούς ρεύματος είναι μια σχετικά νέα τεχνολογία στο τομέα τον μηχανών. Λειτουργικά είναι παρόμοιος με τους σερβοκινητήρες που έχουν την δυνατότητα έλεγχου της κίνησης σε συγκεκριμένες μοίρες μέσα από drivers.Η ανάγκη της βιομηχανίας να έχει ακριβή έλεγχο της κίνησης για απολυτή αυτοματοποίηση έφερε την επανάσταση σε νέους κινητήρες που θα ελέγχονται μέσο εντολών από κάποιο driver.Αυτό αντικατέστησε πολλά συστήματα της βιομηχανίας που λειτουργούσαν ως τότε με έκκεντρα και διακόπτες στο άξονα τους καθώς και ορισμένες φορές πνευματικά συστήματα. Από την άλλη νέες συσκευές απαιτούσαν την ακριβή μετακίνηση θέσης όπως για παράδειγμα ο 3D printer. Παρά ωστόσο την κοινή λειτουργικότητα των σερβοκιννητήρων και των βηματικών κινητήρων υπάρχουν σημαντικές διαφορές. Στην παρούσα διπλωματική ασχοληθήκαμε με τον βηματικό κινητήρα ο οποίος είναι ο καλύτερος σε εφαρμογές που χρειάζεται ακρίβεια που αγγίζει να μην είναι ορατή στο μάτι. Η βασική διάφορα με τους σερβοκινητήρες είναι ότι συνήθως δεν τους χρησιμοποιούμε σε εφαρμογές στον άξονα τους έχουμε μεγάλο φορτίο. Το ενδιαφέρον για την μελέτη την κατασκευή του βηματικού κινητήρα προήρθε κύριος από την κοινή μας απόφαση να ασχοληθούμε με τον τομέα τον κινητήρων και το θέμα αυτό συνδύαζε την κίνηση μέσα από πολλαπλές μεθόδους έλεγχου που συσχετίζονται με ηλεκτρολογικό, ηλεκτρονικό και προγραμματιστικό χαρακτήρα. Σύντροφος του βηματικού κινητήρα είναι ο οδηγός του (driver) και ο ελεγκτής του που λειτουργεί σαν παλμογεννήτρια. Το arduino πήρε τον ρόλο αυτόν συνοδευόμενο με έναν συμβατό οδηγό για τον βηματικό κινητήρα μας και όλο το σύστημα μας έχει την δυνατότατα επικοινωνίας με τον υπολογιστή μας από όπου γίνεται ο προγραμματισμός στο τι κίνησης θέλουμε να κάνει ο βηματικός μας κινητήρας. Η διπλωματική εργασία μας έχει ως δομικό στοιχειό την θεωρητική ανάλυση που αφορούν τους βηματικούς κινητήρες και σαν δεύτερο σκέλος που είναι και το τελευταίο κεφάλαιο ,μια ανάλυση και περιγραφή της κατασκευής. Θεωρητικές αναφορές έγιναν πάνω στα βασικά στοιχεία των μηχανών συνεχούς ρεύματος, την θεωρητική ανάλυση των βηματικών κινητήρων, στα είδη των βηματικών κινητήρων και την αρχή λειτουργίας τους, τα είδη των οδηγών (drivers),την ανάλυση των μεθόδων βηματισμού, τα χαρακτηριστικά βηματικών κινητήρων και τέλος την θεωρητική ανάλυση του arduino.