المحرك الخطوي stepper motor محرك صغير يقوم بتحويل النبضات الرقمية الى حركة ثابته ودقيقة وعددها يتناسب مع عدد الخطوات التى يسلكها المحرك.
تقسم المحركات الخطوية إلى نوعين رئيسيين : المحركات الخطوية ذات المغناطيس الدائم Permanent Magnet Stepper، والمحركات الخطوية ذات الممانعة المتغيرة Variable Reluctance Stepper( هناك أيضاً المحركات الخطوية الهجينة Hybrid Synchronous Stepperوالتي لا تختلف عن المحركات الخطوية ذات المغناطيس الدائم من وجهة نظر دارة القيادة ).
في حال عدم وجود علامة تميز نوع المحرك فإنه بإمكانك عموماً أن تميزها من خلال ما تشعر به عند محاولة إبعاد الجزء الثابت عن المتحرك في حال عدم تطبيق التغذية الكهربائية على المحرك. فالمحركات ذات المغناطيس الدائم تبدي تعليقاً عند محاولة تدوير الجزء الدوار بأصابع اليد، في حين يدور الجزء الدوار في المحركات ذات الممانعة المتغيرة بحرية بالغة ( رغم أنها قد تبدي ممانعة خفيفة للدوران بسبب وجود مغناطيسية مؤقتة في الجسم الدوار ).يمكن أيضاً تمييز كلا النوعين من خلال مقياس أوم. تملك محركات الممانعة المتغيرة عادة ثلاث ( وأحياناً أربع ) لفات لها راجع مشترك، في حين أن محركات المغناطيس الدائم تملك لفتين مستقلتين مع أو بدون أشرطة مركزية.
تستخدم لفات الأشرطة المركزية في المحركات دائمة المغناطيسية وحيدة القطبية.و تتوفر المحركات الخطوية بزوايا صغرى عديدة للحركة. يدور القسم الدوار 90 درجة في الخطوة الواحدة في حالة المحركات الرديئة، في حين تستطيع بعض محركات المغناطيس الدائم أن تميز زاوية 1.8 أو حتى 0.72 درجة في الخطوة. باستخدام دارة تحكم مناسبة، يمكن تحريك المحركات ذات المغناطيس الدائم أو المحركات الهجينة بأنصاف الخطوات وفي بعض الحالات أجزاء من الخطوات أو حتى أجزاء من أجزاء الخطوات Microsteps .
بالنسبة للمحركات ذات المغناطيس الدائم أو الممانعة المتغيرة فإنه إذا تمت تغذية لفة واحدة في المحرك فإن الجزء الدوار ( ودون وجود أي حمل ) سينتقل مسافة زاوية محددة ثم يثبت في مكانه إلى أن يزداد العزم المطبق عن عزم منع دوران المحرك ، وعند ذلك سيكون العزم قادراً على تدوير الجسم المتحرك مع ملاحظة أنه سيتصرف كما لو أنه سيتوقف عند نقاط تساوي العزم المتتالية .
المحركات ذات الممانعة المتغيرة Variable Reluctance Stepper:
بفرض لدينا محرك يملك ثلاث لفات مرتبطة ببعضها. سيصبح هذا المحرك محرك ممانعة متغيرة في حال كانت اللفات الثلاثة مرتبطة في نقطة مشتركة . في الاستخدام العام يتم وصل النقطة المشتركة إلى الجهد الموجب ويتم تغذية الأطراف المختلفة للفات بشكل متتابع .
المحركات وحيدة القطبية Unipolar motors:
إن المحركات الخطوية وحيدة القطبية هي محركات خطوية دائمة المغنطة ومحركات خطوية هجينه ذات 5 أو 6 أسلاك ويتم توصيلها عادة مع وجود وصلة في الوسط بين كل لفتين . يتم عادة وصل الوصلة المتوسطة إلى جهد التغذية الموجب في حين يتم وصل الأطراف إلى الأرضي بشكل متناوب بحيث يتم الحفاظ على اتجاه الحقل الذي تشكله اللفة.
المحركات ثنائية القطبية Bipolar motor:
تعمل المحركات الخطوية ثنائية القطبية ذات المغناطيس الدائم والمحركات الخطوية الهجينة بنفس الآلية التي تعمل بها المحركات وحيدة القطبية ، ولكن هنا يتم توصيل اللفتين ببساطة أكثر ( بدون وصلة مركزية ) . من هنا نجد أن المحرك يصبح أبسط ولكن دارة القيادة ( أصبحت مسؤولة عن تأمين عملية عكس القطبية لكل زوج من أقطاب المحرك ) أصبحت أكثر تعقيداً .
المحركات الخطوية عديدة الأطوار :
هناك نوع أقل شيوعاً في المحركات الخطوية دائمة المغنطة وهو ينتج عن توصيل كل اللفات في المحرك على التسلسل ( على شكل حلقة ) ، مع وجود وصلة بين كل زوج من اللفات في الحلقة . التصميم الأكثر استخداماً في هذا الصنف هي التي تستخدم 3 أطوار و 5 أطوار من التوصيل . التحكم يتطلب ½ الـ H-Bridge بالنسبة لكل نهاية من نهايات المحرك ، ولكن المحركات من هذا الصنف تعطي عزماً أكبر عند حجم محدد نظراً لأن كل اللفات ( كلها ماعدا واحدة ) تكون مغذاة عند كل نقطة في حلقة القيادة . بعض المحركات من هذا الصنف وذات الـ 5 أطوار تعطي دقة من رتبة 0.72 درجة للخطوة الواحدة ( 500 خطوة في الدورة الواحدة ) .
