Stepper motori su jedan od jednostavnijih motora koji se primjenjuju u elektroničkim dizajnom gdje je potrebna nivo preciznosti i ponovljivosti. Nažalost, konstrukcija motora na stepenicama postavlja prilično ograničenje brzine na motor, znatno niže od brzine kojom elektronika može voziti motor. Kada je potreban velika brzina pokretnog motora, teškoće implementacije se povećavaju jer broj čimbenika počinje igrati.
Čimbenici motora velike brzine
Nekoliko čimbenika postaje značajni dizajni i izazovi za implementaciju kada se motori usporavaju na velikim brzinama. Kao i mnoge komponente, ponašanje pasivnih motora u stvarnom svijetu nije idealno i daleko od teorije. Maksimalni broj okretaja motora razlikuje se od proizvođača, modela i induktiviteta motora pri brzinama od 1000-3000 o / min (za veće brzine, servo motori su bolji izbor). Glavni čimbenici koji utječu na vožnju uskočnih motora pri velikim brzinama su:
- Inercija - Svaki pokretni objekt ima inerciju koja otpora promjeni ubrzanja nekog objekta. Kod nižih brzina, moguće je pokrenuti pokretanje motora sa stepenicama na željenu brzinu bez propuštanja koraka. Ipak, pokušaj vožnje opterećenja na motoru za uskočenje pri velikoj brzini odmah je izvrstan način za preskakanje koraka i gubitak položaja. Osim vrlo laganih opterećenja s malim inercijskim učinkom, motor s uskom trakom mora se podići od male brzine do velike brzine kako bi održao položaj i preciznost. Napredne kontrole stepper motora uključuju ograničenja ubrzanja i strategije za kompenzaciju inertnosti.
- Krivulje zakretnog momenta - Zakretni moment motora sa stepama nije isti za svaku brzinu rada, već se smanjuje dok se povećava brzina koraka. Razlog za to temelji se na operativnim principima strojeva za koračenje. Pogonski signal za motora s stepenicama generira magnetsko polje u zavojima motora kako bi se stvorila sila da se poduzme korak. Vrijeme koje je potrebno da magnetsko polje dođe do pune snage ovisi o induktivnosti svitka, pogonskog napona i ograničenja struje. Kako se povećava brzina vožnje, vrijeme kada se zavojnice ostanu pri punoj snazi skraćuje i zakretni moment koji motor može generirati ispadne.
- Signal pogona - Kako bi se povećala snaga u motoru za uskočenje, trenutni signal pogona mora dosegnuti najveću struju pogona, a kod brzih aplikacija to se mora učiniti što je brže moguće. Vožnja motora s povećanim naponom može poboljšati okretni moment kod velikih brzina koji se automatski primjenjuju u stalnim trenutnim rješenjima za pokretanje pasmine.
- Mrtva zona - Idealan koncept motora omogućuje da se vozi u bilo kojoj brzini s lošijim smanjenjem okretnog momenta dok se brzina povećava. Nažalost, instalacijski motori često imaju mrtvu zonu u kojoj motor ne može voziti opterećenje pri određenoj brzini. To je zbog rezonancije u sustavu i varira za svaki proizvod i dizajn.
- Rezonancija - Stepper motori voze mehaničke sustave i svi mehanički sustavi mogu patiti od rezonancije. Rezonancija se događa kada frekvencija pogona odgovara prirodnoj frekvenciji sustava, a energija koja se dodaje sustavu ima tendenciju povećanja vibracija i gubitka zakretnog momenta, a ne brzine. U aplikacijama kod kojih će prekomjerne vibracije imati problema, naročito je važno pronalaženje i preskakanje brzina motora stepenice rezonancije. Čak i aplikacije koje mogu podnijeti vibracije trebale bi izbjeći rezonancu tamo gdje je to moguće jer može značajno smanjiti vijek trajanja sustava.
- Veličina koraka - Stepper motori imaju nekoliko dostupnih strategija vožnje, uključujući mikro koračni sustav koji omogućava manje nego potpune korake koje motor mora napraviti. Ovi mikro koraci ne osiguravaju povećanu točnost (točnije mikro koraci imaju smanjenu točnost), ali oni čine rad stroja za usporavanje usporavanja kod nižih brzina. Stepper motori mogu se voziti tako brzo, a motor ne vidi drugačije u mikro koraku ili punom koraku. Za rad s punom brzinom često se traži pokretanje motora sa stepenicama s punim koracima. Međutim, korištenje mikropokretača kroz krivulju ubrzanja u stepper motoru može značajno smanjiti buku i vibracije u sustavu.