Samm-mootor

Samm-mootor on pingeimpulssidega käitatav sünkroonmootor. Iga impulsi mõjul pöördub mootori rootor kindla nurga – sammu – võrra.

 
Samm-mootoril on vähemalt kaks ergutusmähist, sest ühe mähisega sünkroonmootoril ei ole võimalik määrata toitevoolu kaudu pöörlemise suunda. Tavaliselt on samm-mootoril ka rohkem pooluseid, sest siis saab korraga pöörata väiksema nurga. Kuna samm-mootori liikumisel on diskreetne (inkrementaalne) iseloom, on see hõlpsasti juhitav digitaalseadmetega. Selliste mootorite juhtimise lihtsustamiseks on välja töötatud ka hulgaliselt spetsiaalseid integraallülitusi.
Selle mootoritüübi puuduseks on väike võimsus: seda saab kasutada vaid suhteliselt väikeste koormuste liigutamiseks. Vooruseks on, et samm-mootor ei vaja keerulist rootori asendi andurit, sest asendi määravad saadud impulsside arv ja suund. Andur on vajalik ainult käivitamisel nullpunkti fikseerimiseks. Näiteks enamik printereid liigutab käivitamisel kirjutuspead pead pisut edasi ja siis tagasi, kuni lõpplüliti teatab juhtsõlmele algseisust. Praktikas lisatakse vahel siiski eraldi asendi andurid täiendavaks kontrolliks.
On olemas ka lineaarliikumisega ehk kulg-samm-mootorid sammu pikkusega mõnest [[mikromeeter|mikromeetrist mõne sentimeetrini.

Unipolaarne mootor

Keskväljavõte ühendatakse tavaliselt toite plussklemmiga ja kummagi mähise otsasid kommuteeritakse soovitud pöörlemissuuna saavutamiseks vaheldumisi toite miinusklemmiga. Näidatud mootori sammunurk on 30°. mähis 1 on jaotatud üla- ja alapooluse ning mähis 2 vasaku ja parema pooluse vahel. Aktiivrootoril on kokku 6 vahelduvat, ümbermõõdule jaotatud poolust. Kommuteerides toite mähiselt 1 ümber mähisele 2, liigub rootor 30° ehk ühe sammu võrra. Pidev liikumine saavutatakse mähiste 1 ja 2 järjestikuste ümberlülitustega.

Bipolaarne mootor

Bipolaarsete mootorite ehitus sarnaneb unipolaarsete mootorite omaga, erinevus seisneb keskväljavõtete puudumises. Seega on mootor lihtsama konstruktsiooniga, kuid lõppastme topoloogia vahelduva polaarsuse tõttu keerukam. Jättes mähised ümber lülitamata, säilitab pingestatud aktiiv- või hübriidrootoriga samm-mootor hoidemomendi, mis väldib rootori iseeneslikku liikumahakkamist väliste jõudude toimel.

Lainetalitlus

Lihtsaim samm-mootori juhtimisviis on ühefaasiline talitlus, mille puhul pingestatakse ainult ühte mähist korraga. Meetodi puuduseks on saavutatava momendi väiksus, rootori võimalikud asendid on nt kahefaasilise kahe hambaga mootori korral 0°, 90°, 180° ja 270°.

Täis- ja poolsammtalitlus

Mõlema mähise samaaegsel pingestamisel hakkab mootor tööle kahefaasilises täissammtalitluses ja saavutab suurema pöördemomendi. Asendid jäävad täpselt ühefaasilise talitluse positsiooninurkade vahele, olles vastavalt 45°, 135°, 225° ja 315°. Mõlema talitlusviisi kombineerimisel, st ühe või mõlema mähise vahelduval pingestamisel on võimalik saavutada juba 8 asendit, sellist talitlusviisi nimetatakse poolsammtalitluseks.

Mikrosammtalitlus

Toites samm-mootori mõlemat mähist vastavalt siinus-koosinussignaaliga, on tulemuseks ideaalilähedane pöördmagnetväli ja sellest lähtuvalt ka pöördliikumine. Mootori efektiivsus kasvab koos sammude arvuga pöörde kohta: energiatarve ühtlustub, väheneb sammukao oht ning mootor töötab tunduvalt sujuvamalt.
Kui toita samm-mootori mähiseid siinus-koosinus seaduspärasuse järgi diskreetsete impulssidega, on tulemuseks mikrosammtalitlus. Taolise talitlusviisi eeliseks on liikumise suurem sujuvus, kuid puuduseks vähenenud täpsus, mis eeldab tagasisideahelate kasutamist.

Juhtimissüsteemi realiseerimise näide

Sammajam peab läbitud nurga arvestust loendatud impulsside järgi, saades asendi juurdekasvu ehk inkremendi. Absoluutasendi määramiseks tuleb esmalt loendur nullida algpositsiooni määratlemisega, selleks kasutatakse reeglina piirlüliteid. 
Sammajami juhtimisosa koosneb mikrokontrolleril põhinevast taktgeneraatorist ja lõppastmest nelja mähiseotsa pingestamisteks peab mikrokontroller väljastama 4-kohalise bitijada. Iga bitijadaga pöördub rootor ühe sammu võrra, pidev pöörlemine on realiseeritav tarkvaraliselt programmitsükliga, kus antakse ette sammude arv. Samm-mootori suureks eeliseks on asjaolu, et tema asend on piisavalt suure täpsusega määratav. Teades nt ratta ümbermõõtu, võib välja arvutada suuruse samm/cm, ehk 1 cm läbimiseks vajamineva sammude hulga. Sellest lähtuvalt võib koostada töö alamprogrammi, mis kasutab sisendsuurusena teepikkust, arvutab sellest sammude hulga ja edastab selle portide kaudu tsüklina lõppastmele.

Kasutusalad

Samm-mootorit on mõistlik kasutada siis, kui on tarvis saavutada täpne kontrollitud liikumine. Sellest on kasu seadmetes, kus on vaja kontrollida pöördenurka, kiirust ja asukohta ning ka siis, kui on tarvis saavutada sünkroonsus. Neil põhjustel on seda tüüpi mootor  laialdaselt kasutusel printerites, skannerites, andmekandjalugejates, mänguautomaatides jne. Samuti kasutatakse samm-mootoreid tööstusseadmetes, CNC-pinkides, tööstus- ja ka mängurobotites,  mis nõuavad mitmesuguseid ebastandardseid liigutusi.