Stepper motoru vadīšana lielā ātrumā

Pakāpju motori ir vieni no vienkāršāk lietojamajiem motoriem elektronika konstrukcijas, kurās nepieciešams precizitātes un atkārtojamības līmenis. Pakāpju motoru konstrukcija nosaka motora zema ātruma ierobežojumu, kas ir mazāks par ātrumu, ko elektronika var vadīt motoru. Ja ir nepieciešama pakāpju motora liela ātruma darbība, ieviešanas grūtības palielinās.

Ātrgaitas pakāpju motora faktori

Vairāki faktori kļūst par projektēšanas un ieviešanas izaicinājumiem, braucot ar pakāpju motoriem lielā ātrumā. Tāpat kā daudzas sastāvdaļas, reālās pasaules uzvedība Stepper motors nav ideāls un tālu no teorijas. Stepper motoriMaksimālais ātrums atšķiras atkarībā no ražotāja, modeļa un motora induktivitātes, un parasti var sasniegt ātrumu no 1000 apgr./min. līdz 3000 apgr./min.

Inerce

Jebkuram kustīgam objektam ir inerce, kas pretojas objekta paātrinājuma izmaiņām. Zemāka ātruma lietojumos ir iespējams darbināt pakāpju motoru ar vēlamo ātrumu, neizlaižot nevienu soli. Tomēr mēģinājums nekavējoties vadīt soļu motoru lielā ātrumā ir lielisks veids, kā izlaist soļus un zaudēt motora pozīciju.

Lai saglabātu pozīciju un precizitāti, pakāpju motoram ir jāpalielina no maza ātruma uz lielu ātrumu, izņemot vieglas kravas ar nelielu inerciālo efektu. Uzlabotās pakāpju motora vadības ierīces ietver paātrinājuma ierobežojumus un stratēģijas, lai kompensētu inerci.

Griezes momenta līknes

Pakāpju motora griezes moments nav vienāds katram darbības ātrumam. Tas samazinās, palielinoties soļu ātrumam.

Pakāpju motoru piedziņas signāls ģenerē magnētisko lauku motora spoles, lai radītu spēku, lai spertu soli. Laiks, kas nepieciešams, lai magnētiskais lauks sasniegtu pilnu spēku, ir atkarīgs no spoles induktivitātes, piedziņas sprieguma un strāvas ierobežojuma. Palielinoties braukšanas ātrumam, laiks, kurā spoles paliek pilnā spēkā, saīsinās, un motora radītais griezes moments samazinās.

Piedziņas signāls

Piedziņas signāla strāvai jāsasniedz maksimālā piedziņas strāva, lai maksimāli palielinātu spēku pakāpju motorā. Ātrgaitas lietojumprogrammās spēlei jānotiek pēc iespējas ātrāk. Pakāpju motora vadīšana ar augstāka sprieguma signālu palīdz uzlabot griezes momentu lielā ātrumā.

Mirusī zona

Ideālā motora koncepcija ļauj to braukt ar jebkuru ātrumu, sliktākajā gadījumā samazinot griezes momentu, palielinoties ātrumam. Tomēr pakāpju motori bieži izveido mirušo zonu, kur motors nevar vadīt slodzi ar noteiktu ātrumu. Mirusī zona rodas no rezonanses sistēmā un atšķiras katram produktam un dizainam.

Rezonanse

Stepper motori darbina mehāniskās sistēmas, un visas mehāniskās sistēmas var ciest no rezonanses. Rezonanse rodas, kad braukšanas frekvence sakrīt ar sistēmas dabisko frekvenci. Enerģijas pievienošana sistēmai palielina tās vibrāciju un griezes momenta zudumu, nevis ātrumu.

Lietojumprogrammās, kur pārmērīgas vibrācijas izrādās problemātiskas, rezonanses pakāpju motora ātruma atrašana un izlaišana ir īpaši svarīga. Lietojumprogrammām, kas panes vibrāciju, pēc iespējas jāizvairās no rezonanses. Rezonanse var padarīt sistēmu mazāk efektīvu īstermiņā un saīsināt tās kalpošanas laiku.

Soļa izmērs

Stepper motori izmanto dažas braukšanas stratēģijas, kas palīdz motoram pielāgoties dažādām slodzēm un ātrumiem. Viena taktika ir mikrosoļi, kas ļauj motoram veikt mazākus par pilniem soļiem. Šie mikrosoļi nodrošina samazinātu precizitāti un padara pakāpju motora darbību klusāku pie mazākiem ātrumiem.

Stepper motori var braukt tikai tik ātri, un motors neredz atšķirību mikrosolī vai pilnā solī. Pilna ātruma darbībai parasti vēlēsities vadīt pakāpju motoru ar pilniem soļiem. Tomēr, izmantojot mikropakāpienus cauri pakāpju motora paātrinājuma līknei, var ievērojami samazināt sistēmas troksni un vibrācijas.