Motoarele pas cu pas sunt unul dintre motoarele mai simple de implementat în proiectele electronice unde este nevoie de un nivel de precizie și repetabilitate. Construcția motoarelor pas cu pas impune o limitare a vitezei reduse asupra motorului, mai mică decât viteza cu care electronica o poate conduce motorul. Când este necesară o funcționare de mare viteză a unui motor pas cu pas, dificultatea implementării crește.
Factorii motorului pas cu pas de mare viteză
Câțiva factori devin provocări de proiectare și implementare atunci când conduceți motoare pas cu viteze la viteze mari. La fel ca multe componente, comportamentul în lumea reală a motoarelor pas cu pas nu este ideal și departe de teorie. Viteza maximă a motoarelor pas cu pas variază în funcție de producător, model și inductanța motorului, cu viteze de la 1000 RPM până la 3000 RPM de obicei atinse.
Pentru viteze mai mari, servomotoarele sunt o alegere mai bună.
Inerție
Orice obiect în mișcare are inerție, care rezistă modificărilor accelerației unui obiect. În aplicațiile cu viteză mai mică, este posibil să conduceți un motor pas cu pas la viteza dorită fără a pierde niciun pas. Cu toate acestea, încercarea de a conduce imediat o sarcină pe un motor pas cu pas la viteză mare este o modalitate excelentă de a sări peste pași și de a pierde poziția motorului.
Un motor pas cu pas trebuie să treacă de la viteză mică la viteză mare pentru a menține poziția și precizia, cu excepția sarcinilor ușoare cu efecte inerțiale reduse. Comenzile avansate ale motorului pas cu pas includ limitări ale accelerației și strategii pentru a compensa inerția.
Curbe de cuplu
Cuplul unui motor pas cu pas nu este același pentru fiecare viteză de funcționare. Se reduce pe măsură ce viteza de pas crește.
Semnalul de acţionare pentru motoarele pas cu pas generează un câmp magnetic în bobinele motorului pentru a crea forţa de a face un pas. Timpul necesar câmpului magnetic pentru a atinge puterea maximă depinde de inductanța bobinei, tensiunea de antrenare și limitarea curentului. Pe măsură ce viteza de antrenare crește, timpul în care bobinele rămân la putere maximă se scurtează, iar cuplul pe care îl poate genera motorul scade.
Linia de bază
Curentul semnalului de acţionare trebuie să atingă curentul maxim de acţionare pentru a maximiza forţa într-un motor pas cu pas. În aplicațiile de mare viteză, meciul trebuie să aibă loc cât mai repede posibil. Conducerea unui motor pas cu pas cu un semnal de tensiune mai mare ajută la îmbunătățirea cuplului la viteze mari.
Zonă moartă
Conceptul ideal de motor îi permite să fie condus la orice viteză cu, în cel mai rău caz, o reducere a cuplului pe măsură ce viteza crește. Cu toate acestea, motoarele pas cu pas dezvoltă adesea o zonă moartă în care motorul nu poate conduce sarcina la o anumită viteză. Zona moartă provine din rezonanța din sistem și variază pentru fiecare produs și design.
Rezonanță
Motoarele pas cu pas antrenează sisteme mecanice, iar toate sistemele mecanice pot suferi de rezonanță. Rezonanța apare atunci când frecvența de conducere se potrivește cu frecvența naturală a sistemului. Adăugarea de energie la sistem tinde să crească vibrația și pierderea de cuplu, mai degrabă decât viteza sa.
În aplicațiile în care vibrațiile excesive se dovedesc problematice, găsirea și trecerea peste vitezele motorului pas cu rezonanță este deosebit de importantă. Aplicațiile care tolerează vibrațiile ar trebui să evite rezonanța acolo unde este posibil. Rezonanța poate face un sistem mai puțin eficient pe termen scurt și îi poate scurta durata de viață în timp.
Mărimea pasului
Motoarele pas cu pas folosesc câteva strategii de conducere care ajută motorul să se adapteze la diferite sarcini și viteze. O tactică este micro-pasul, care permite motorului să facă pași mai mici decât pași completi. Acești micro pași oferă o precizie scăzută și fac funcționarea motorului pas cu pas mai silențioasă la viteze mai mici.
Motoarele pas cu pas pot conduce doar atât de repede, iar motorul nu vede nicio diferență într-un micro-pas sau un pas complet. Pentru o funcționare la viteză maximă, de obicei veți dori să conduceți un motor pas cu pas cu pași completi. Cu toate acestea, utilizarea micro-pasului prin curba de accelerație a motorului pas cu pas poate reduce semnificativ zgomotul și vibrațiile din sistem.
