Il motore passo-passo è un attuatore in grado di convertire l'energia elettrica contenuta in impulsi di opportuna ampiezza,frequenza e fase,in energia meccanica tale da determinare il movimento di un albero.Ci sono vari tipi di motori passo-passo:
a magnete permanente
a riluttanza variabile
ibridi
I motori a magnete permanente sono i meno costosi ma non consentono di raggiungere velocità elevate proprio perché il loro rotore è costituito da un magnete,solitamente ceramico,che nel ruotare genera un campo magnetico che a una certa velocità si oppone alla rotazione.Questo problema viene risolto con i motori a riluttanza variabile.Questi hanno il rotore in ferro dolce che presenta un numero di espansioni polari (o denti) inferiori a quelle dello statore.Con questo accorgimento il rotore ruota in modo da rendere minima la resistenza (riluttanza) al campo magnetico generato dallo statore.I motori a riluttanza variabile,come si è detto,consentono velocità elevate però hanno una coppia decisamente minore dei motori a magnete permanente ed hanno un costo piuttosto alto.Prendendo i pregi dei due tipi di motore appena visti si è realizzato il motore ibrido.Come dice il nome,questo motore è una via di mezzo tra i due tipi:ha il rotore costituito da un magnete permanente però presenta anche delle espansioni polari in ferro dolce.Si possono così raggiungere delle elevate prestazioni:elevata coppia,elevata velocità di rotazione,angoli tra due steps piccoli,inerzia bassa,precisione elevata.I motori ibridi, però,sono i più costosi.Ognuno dei tipi di motore può essere bipolare o unipolare a seconda che la corrente possa scorrere nelle bobine in entrambi i versi o in uno solo:
Il vantaggio dei motori unipolari è la maggiore semplicità del circuito di pilotaggio.Contro hanno lo svantaggio di poter sostenere una corrente sulle bobine minore a causa del filo di sezione minore che viene usato per permettere l'avvolgimento di due bobine una sull'altra.Di conseguenza si ha,a parità di dimensioni con un motore bipolare,una coppia minore.Tutti e tre i tipi di motore visti possono essere pilotati allo stesso modo andando a eccitare le bobine dello statore in una determinata sequenza.Di seguito si analizzeranno le caratteristiche più comuni e alcuni termini tecnici che si possono trovare tra i dati di targa dei motori passo-passo.I valori più comuni del passo di rotazione sono 1.8°, 3.6°, 7.5°, 9°, 15° con un numero di steps rispettivamente di 200, 100, 48, 40, 24.La frequenza dei passi è normalmente dell’ordine della centinaia di passi/secondo ma può raggiungere anche gli 800 passi/sec fino ad arrivare,per i motori ibridi,ai 2000 passi/sec.Precisiamo,inoltre,che i motori passo-passo possono essere alimentati con qualsiasi tensione (cioè 9,12,15,18,24,28 volt),purchè la corrente che dovrà scorrere nel motore venga limitata attraverso la scheda di pilotaggio.Di seguito verranno indicati alcuni termini tecnici che si possono trovare tra i dati di targa,cioè i dati che vengono forniti dal costruttore per descrivere le caratteristiche del motore,con la spiegazione relativa:
Step angle (angolo di passo):è il valore dell’angolo che percorre il rotore tra un passo e l’altro.
Step per revolution (passi per giro):è il numero di passi richiesti per compiere un giro completo.
Holding torque (coppia di tenuta):è la massima coppia che si può applicare all’albero di un motore alimentato,ma fermo,senza causarne la rotazione.
Residual torque (coppia residua):la stessa definizione di prima ma con il motore non alimentato.
Pull-out rate:è la massima frequenza a cui un motore può ruotare con un determinato carico (indicato di solito come condizione) senza perdere passi.
Pull-out torque:è la massima coppia che può essere applicata a una data frequenza,senza perdere passi.
Pull-in rate:è la massima frequenza a cui un motore può partire con un determinato carico,senza perdere passi.
Pull-in torque:è la massima coppia con cui un motore può partire ad una data frequenza,senza perdere passi.
Response range (campo di risposta):è la gamma di frequenze entro cui un motore può partire,fermarsi,invertire la rotazione senza perdere passi.
Overshoot:è la sovraoscillazione che il rotore compie dopo ogni passo intorno alla sua posizione finale.Un eccessivo overshoot alle basse frequenze di funzionamento crea disturbi e tende a logorare le ruote dentate dei gruppi di trasmissione collegati al motore.
