المحركات الخطوية أحادية القطب، سواء كانت محركات خطوية مغناطيسية دائمة أو هجينة ذات 5 أو 6 أسلاك، يتم توصيلها عادةً كما هو موضح في الرسم التخطيطي في الشكل 1.2، مع وجود صنبور مركزي على كل من الملفين. في الاستخدام، يتم توصيل الصنابير المركزية للملفات عادةً بالإمداد الموجب، ويتم تأريض طرفي كل ملف بالتناوب لعكس اتجاه المجال الذي توفره تلك الملف.

المقطع العرضي للمحرك الموضح في الشكل 1.2 هو لمحرك مغناطيسي دائم أو محرك هجين بزاوية 30 درجة لكل خطوة - الفرق بين هذين النوعين من المحركات غير ذي صلة على هذا المستوى من التجريد. يتم توزيع لف المحرك رقم 1 بين قطب الجزء الثابت العلوي والسفلي، بينما يتم توزيع لف المحرك رقم 2 بين قطبي المحرك الأيسر والأيمن. الدوار عبارة عن مغناطيس دائم مع 6 أقطاب، 3 جنوب و 3 شمال، مرتبة حول محيطه.

بالنسبة لدقة الزاوية الأعلى، يجب أن يحتوي الدوار على أقطاب أكثر تناسبيًا. يعد المحرك ذو الـ 30 درجة لكل خطوة في الشكل أحد أكثر تصميمات المحركات المغناطيسية الدائمة شيوعًا، على الرغم من توفر محركات ذات 15 و7.5 درجة لكل خطوة على نطاق واسع. يتم تصنيع محركات مغناطيسية دائمة بدقة تصل إلى 1.8 درجة لكل خطوة، ويتم بناء المحركات الهجينة بشكل روتيني بدقة تصل إلى 3.6 و1.8 درجة لكل خطوة، مع توفر دقة تصل إلى 0.72 درجة لكل خطوة.

كما هو موضح في الشكل، فإن التيار المتدفق من الصنبور المركزي للملف 1 إلى الطرف أ يتسبب في أن يكون القطب العلوي للجزء الثابت قطبًا شماليًا بينما يكون القطب السفلي للجزء الثابت قطبًا جنوبيًا. هذا يجذب الدوار إلى الموضع الموضح. إذا تمت إزالة الطاقة عن الملف 1 وتم تنشيط الملف 2، فسوف يدور الدوار 30 درجة، أو خطوة واحدة.

لتدوير المحرك بشكل مستمر، نقوم فقط بتطبيق الطاقة على الملفين بالتتابع. بافتراض المنطق الإيجابي، حيث يعني 1 تشغيل التيار عبر لف المحرك، فإن تسلسلي التحكم التاليين سيديران المحرك الموضح في الشكل 1.2 في اتجاه عقارب الساعة 24 خطوة أو 4 دورات:

لف 1a 10001000100010001000100010001

لف 1ب 00100010001000100010001000100

لف 2 أ 01000100010001000100010001000

لف 2ب 00010001000100010001000100010

الوقت --->

لف 1أ 1100110011001100110011001

لف 1ب 00110011001100110011001100110

لف 2 أ 0110011001100110011001100

لف 2ب 1001100110011001100110011

الوقت --->

لاحظ أن نصفي كل ملف لا يتم تنشيطهما في نفس الوقت. كلا التسلسلين الموضحين أعلاه سوف يديران مغناطيسًا دائمًا خطوة واحدة في كل مرة. التسلسل العلوي يغذي ملفًا واحدًا فقط في كل مرة، كما هو موضح في الشكل أعلاه؛ وبالتالي، فإنه يستخدم طاقة أقل. يتضمن التسلسل السفلي تشغيل ملفين في وقت واحد وينتج عمومًا عزم دوران أكبر بنحو 1.4 مرة من التسلسل العلوي مع استخدام ضعف الطاقة.

يوفر قسم التحكم في المستوى المتوسط ​​في هذا البرنامج التعليمي تفاصيل حول طرق إنشاء مثل هذه التسلسلات من إشارات التحكم، بينما يناقش القسم الخاص بدوائر التحكم دوائر تبديل الطاقة اللازمة لتشغيل لفائف المحرك من مثل هذه التسلسلات التحكمية.

إن مواضع الخطوات الناتجة عن التسلسلين أعلاه ليست هي نفسها؛ ونتيجة لذلك، فإن الجمع بين التسلسلين يسمح بنصف الخطوة، مع توقف المحرك بالتناوب في المواضع المشار إليها بواسطة أحد التسلسلين أو الآخر. التسلسل المدمج هو كما يلي:

لف 1a 11000001110000011100000111

لف 1ب 00011100000111000001110000

لف 2 أ 01110000011100000111000001

لف 2ب 00000111000001110000011100

الوقت --->

المحركات ثنائية القطب

الشكل 1.3

يتم تصنيع المحركات المغناطيسية الدائمة ثنائية القطب والمحركات الهجينة بنفس الآلية المستخدمة في المحركات أحادية القطب، ولكن يتم توصيل الملفين بشكل أكثر بساطة، بدون صنابير مركزية. وبالتالي، يكون المحرك نفسه أبسط ولكن دائرة القيادة اللازمة لعكس قطبية كل زوج من أقطاب المحرك أكثر تعقيدًا. يوضح الرسم التخطيطي في الشكل 1.3 كيفية توصيل مثل هذا المحرك، في حين أن المقطع العرضي للمحرك الموضح هنا هو بالضبط نفس المقطع العرضي الموضح في الشكل 1.2.

تتطلب دائرة القيادة لمثل هذا المحرك دائرة تحكم جسر H لكل لف؛ تتم مناقشة هذه بمزيد من التفصيل في قسم دوائر التحكم. باختصار، يسمح جسر H بالتحكم في قطبية الطاقة المطبقة على كل طرف من كل لف بشكل مستقل. تظهر تسلسلات التحكم لمثل هذا المحرك أحادي الخطوة أدناه، باستخدام الرمزين + و - للإشارة إلى قطبية الطاقة المطبقة على كل طرف من أطراف المحرك:

الطرفية 1أ +---+---+---+--- ++--++--++++--++--

الطرفية 1ب --+---+---+---+- --++--++--++--++

terminal 2a -+---+---+---+-- -++--++--++--++-

الطرفية 2ب ---+---+---+---+ +--++--++++--++--+

الوقت --->

لاحظ أن هذه التسلسلات متطابقة مع تلك الخاصة بمحرك مغناطيسي دائم أحادي القطب، على المستوى المجرد، وأنه فوق مستوى إلكترونيات تبديل الطاقة لجسر H، يمكن أن تكون أنظمة التحكم لنوعي المحرك متطابقة.

لاحظ أن العديد من شرائح محرك الجسر الكامل تحتوي على مدخل تحكم واحد لتمكين الإخراج وآخر للتحكم في الاتجاه. بالنظر إلى شريحتي جسر من هذا القبيل، واحدة لكل لف، فإن تسلسلات التحكم التالية ستدير المحرك بشكل مطابق لتسلسلات التحكم المذكورة أعلاه:

تمكين 1 1010101010101010 111111111111111

الاتجاه 1 1x0x1x0x1x0x1x0x 110011001100

تمكين 2 0101010101010101 1111111111111111

الاتجاه 2 x1x0x1x0x1x0x1x0 011001100110

الوقت --->

لتمييز محرك مغناطيسي دائم ثنائي القطب عن محركات أخرى ذات 4 أسلاك، قم بقياس المقاومات بين المحطات المختلفة. تجدر الإشارة إلى أن بعض محركات الخطوة المغناطيسية الدائمة لها 4 لفات مستقلة، منظمة كمجموعتين من اثنين. داخل كل مجموعة، إذا تم توصيل الملفين على التوالي، يمكن استخدام النتيجة كمحرك ثنائي القطب عالي الجهد. إذا تم توصيلهما على التوازي، يمكن استخدام النتيجة كمحرك ثنائي القطب منخفض الجهد. إذا تم توصيلهما على التوالي مع صنبور مركزي، يمكن استخدام النتيجة كمحرك أحادي القطب منخفض الجهد.