Tulostimen moottori on usein askelmoottori, joka on digitaalisissa ohjausjärjestelmissä yleisesti käytetty sähkötoimilaite, joka voi ohjata tarkasti sijaintia ja nopeutta. Sen toimintaperiaate on pyörittää moottorin roottoria tietyllä kulma-alueella jatkuvasti muuttuvan virran avulla, jolloin saavutetaan tarkka asennonsäätö. Tässä artikkelissa tarkastellaan perusteellisesti tulostimen askelmoottorin periaatetta ja toimintatapaa.
1. Tulostimen askelmoottorin perusrakenne
Tulostimen askelmoottori koostuu pääasiassa kahdesta osasta: staattorista ja roottorista. Staattori sisältää komponentteja, kuten staattorin sydämen, staattorikäämin ja päätykannen, kun taas roottori sisältää komponentteja, kuten roottorin sydämen, roottorin kelan ja laakerin. Staattorikäämi käyttää yleensä kaksi- tai nelivaiheista rakennetta, ja sen kytkentämenetelmiä ovat tähtiliitäntä ja kolmioliitäntä. Kun moottori toimii, staattorikäämin magneettikenttä muuttuu jatkuvasti jatkuvasti muuttuvan virran kautta, jolloin roottori pyörii.
2. Askelmoottorin toimintaperiaate
Tulostimen askelmoottorin toimintaperiaate on pyörittää moottorin roottoria tietyssä kulmassa jatkuvasti muuttuvan virran avulla, jolloin saavutetaan tarkka asennon säätö. Moottorin nopeus on suhteessa virran kokoon ja taajuuteen, ja moottorin liiketila on yleensä jaettu täysi- ja puoliaskeliin.
Täysivaihetilassa moottori voi pyöriä vain yhden täyden askeleen kerrallaan, ja askelkoon määrää moottorin rakenne. Askelmoottorin täysaskeltilassa jokainen askel voidaan jakaa neljään eri mikroaskeleen, ja kunkin mikroaskeleen kulma on neljäsosa askelmasta. Moottori voi pysähtyä tai käynnistyä vain näissä mikroaskelissa, eikä se voi pysähtyä tai vaihtaa suuntaa mikroaskelissa.
Puoliaskeltilassa kunkin moottorin kierroksen askelpituus on puolet täysivaiheisen tilan pituudesta, joten moottorin ohjaus on tarkempi, mutta koska jokainen askelpituus pienenee, myös moottorin nopeus pienenee vastaavasti.
3. Tulostimen askelmoottorin toimintatila
Tulostimen askelmoottorin toimintatila voidaan jakaa kahteen tyyppiin: avoimen silmukan ohjaus ja suljetun silmukan ohjaus. Avoimen silmukan ohjaustilassa moottorin ohjaussignaali lähetetään ulkopuolisella säätimellä, ja moottorin liike saadaan aikaan säätämällä virran kokoa ja taajuutta. Tämä menetelmä on helppo ohjata ja edullinen, mutta ulkoisten ympäristötekijöiden vaikutuksesta moottorin ohjaustarkkuus on rajallinen.
Suljetussa ohjaustilassa moottorin ohjain tarkkailee moottorin asentoa ja nopeutta reaaliajassa ja säätää moottorin ohjaussignaalia takaisinkytkentämekanismin kautta, jotta moottorin liikettä voidaan ohjata tarkemmin. Tällä menetelmällä on korkea ohjaustarkkuus, mutta korkea hinta.
4. Tulostimen askelmoottoreiden käyttö
Tulostimen askelmoottoreita käytetään laajalti tulostimissa, elektronisissa laitteissa, roboteissa ja muilla aloilla. Tarkkojen asennon- ja nopeudensäätöominaisuuksiensa ansiosta se voi saavuttaa erittäin tarkan liikkeenhallinnan, joten sitä käytetään laajalti tilanteissa, joissa tarvitaan tarkkaa paikannusta ja nopeuden säätöä.
