Pohon krokových motorov pri vysokej rýchlosti

Krokové motory sú jedným z najjednoduchších motorov na implementáciu elektronika návrhy, kde je potrebná úroveň presnosti a opakovateľnosti. Konštrukcia krokových motorov obmedzuje motor na nízke otáčky, nižšie ako sú otáčky, ktorými môže elektronika poháňať motor. Keď sa vyžaduje vysokorýchlostná prevádzka krokového motora, zvyšuje sa náročnosť implementácie.

Faktory vysokorýchlostného krokového motora

Pri poháňaní krokových motorov pri vysokých rýchlostiach sa pri návrhu a implementácii stáva niekoľko faktorov výzvou. Rovnako ako mnoho komponentov, aj správanie v reálnom svete krokových motorov nie je ideálne a má ďaleko od teórie. Krokové motoryMaximálna rýchlosť sa líši podľa výrobcu, modelu a indukčnosti motora, pričom zvyčajne sa dajú dosiahnuť rýchlosti od 1000 ot./min do 3000 ot./min.

Zotrvačnosť

Každý pohybujúci sa objekt má zotrvačnosť, ktorá odoláva zmenám zrýchlenia objektu. V aplikáciách s nižšou rýchlosťou je možné poháňať krokový motor na požadovanú rýchlosť bez vynechania kroku. Okamžitý pokus poháňať záťaž na krokovom motore vysokou rýchlosťou je však skvelý spôsob, ako preskočiť kroky a stratiť polohu motora.

Krokový motor sa musí rozbehnúť z nízkej rýchlosti na vysokú rýchlosť, aby si udržal polohu a presnosť, s výnimkou ľahkých nákladov s malými zotrvačnými účinkami. Pokročilé ovládanie krokového motora zahŕňa obmedzenia zrýchlenia a stratégie na kompenzáciu zotrvačnosti.

Krivky krútiaceho momentu

Krútiaci moment krokového motora nie je rovnaký pre každú prevádzkovú rýchlosť. Klesá so zvyšujúcou sa rýchlosťou krokovania.

Hnací signál pre krokové motory generuje magnetické pole v cievkach motora na vytvorenie sily na vykonanie kroku. Čas potrebný na dosiahnutie plnej sily magnetického poľa závisí od indukčnosti cievky, napätia pohonu a obmedzenia prúdu. Keď sa rýchlosť jazdy zvyšuje, čas, keď cievky zostanú v plnej sile, sa skracuje a krútiaci moment, ktorý môže motor generovať, klesá.

Hnací signál

Prúd signálu pohonu musí dosiahnuť maximálny prúd pohonu, aby sa maximalizovala sila v krokovom motore. Vo vysokorýchlostných aplikáciách musí zápas prebehnúť čo najrýchlejšie. Pohon krokového motora s vyšším napäťovým signálom pomáha zlepšiť krútiaci moment pri vysokých rýchlostiach.

Mŕtva zóna

Ideálna koncepcia motora umožňuje jeho poháňanie pri akejkoľvek rýchlosti, v najhoršom prípade so znížením krútiaceho momentu pri zvyšovaní rýchlosti. Krokové motory však často vytvárajú mŕtvu zónu, kde motor nemôže poháňať záťaž pri danej rýchlosti. Mŕtva zóna vzniká rezonanciou v systéme a líši sa pre každý produkt a dizajn.

Rezonancia

Krokové motory poháňajú mechanické systémy a všetky mechanické systémy môžu trpieť rezonanciou. K rezonancii dochádza, keď sa jazdná frekvencia zhoduje s prirodzenou frekvenciou systému. Pridávanie energie do systému má tendenciu zvyšovať jeho vibrácie a stratu krútiaceho momentu, a nie jeho rýchlosť.

V aplikáciách, kde sú nadmerné vibrácie problematické, je obzvlášť dôležité nájsť a preskočiť otáčky rezonančného krokového motora. Aplikácie, ktoré tolerujú vibrácie, by sa mali vyhnúť rezonancii, ak je to možné. Rezonancia môže krátkodobo znížiť účinnosť systému a skrátiť jeho životnosť.

Veľkosť kroku

Krokové motory využívajú niekoľko jazdných stratégií, ktoré pomáhajú motoru prispôsobiť sa rôznym zaťaženiam a rýchlostiam. Jednou taktikou je mikro-krokovanie, ktoré umožňuje motoru robiť menšie než úplné kroky. Tieto mikrokroky ponúkajú zníženú presnosť a robia chod krokového motora tichším pri nižších rýchlostiach.

Krokové motory môžu jazdiť len tak rýchlo a motor nevidí žiadny rozdiel v mikrokroku alebo úplnom kroku. Pre prevádzku pri plnej rýchlosti budete zvyčajne chcieť poháňať krokový motor s plnými krokmi. Avšak použitie mikrokrokovania cez krivku zrýchlenia krokového motora môže výrazne znížiť hluk a vibrácie v systéme.