A léptetőmotorok egyike az egyszerűbb motoroknak, amelyeket olyan elektronikai tervekben lehet megvalósítani, ahol bizonyos szintű pontosságra és ismételhetőségre van szükség. A léptetőmotorok felépítése alacsony fordulatszám-korlátozást ró a motorra, kisebb, mint amennyire az elektronika meg tudja hajtani a motort. Ha egy léptetőmotor nagy sebességű működésére van szükség, a megvalósítás nehézségei nőnek.
A nagy sebességű léptetőmotor tényezői
Számos tényező válik tervezési és megvalósítási kihívássá, amikor léptetőmotorokat nagy sebességgel hajt. Sok komponenshez hasonlóan a léptetőmotorok valós viselkedése sem ideális, és távol áll az elmélettől. A léptetőmotorok maximális fordulatszáma gyártónként, modellenként és a motor induktivitása szerint változik, általában 1000 és 3000 RPM közötti fordulatszám érhető el.
Nagyobb sebességhez a szervomotorok jobb választás.
Tehetetlenség
Minden mozgó objektumnak van tehetetlensége, amely ellenáll az objektum gyorsulásának változásainak. Alacsonyabb sebességű alkalmazásokban lehetőség van egy léptetőmotor meghajtására a kívánt sebességgel anélkül, hogy egy lépést is kihagyna. Mindazonáltal, ha egy léptetőmotort azonnal megkísérel nagy sebességgel megterhelni, ez nagyszerű módja annak, hogy kihagyd a lépéseket és elveszítsd a motor pozícióját.
A léptetőmotornak alacsony fordulatszámról nagy sebességre kell felpörögnie a pozíció és a pontosság megőrzése érdekében, kivéve a kis tehetetlenségi hatású könnyű terheléseket. A fejlett léptetőmotoros vezérlések közé tartoznak a gyorsulási korlátozások és a tehetetlenségi nyomaték kompenzálására szolgáló stratégiák.
Nyomatékgörbék
A léptetőmotor nyomatéka nem azonos minden működési sebességnél. A léptetési sebesség növekedésével csökken.
A léptetőmotorok meghajtó jele mágneses mezőt hoz létre a motortekercsekben, hogy lépést hozzon létre. Az az idő, amely alatt a mágneses tér eléri a teljes erősséget, a tekercs induktivitása, a meghajtó feszültsége és az áramkorlátozás függvénye. A menetsebesség növekedésével a tekercsek teljes erőnlétének ideje lerövidül, és a motor által generált nyomaték csökken.
Bottom Line
A léptetőmotorban fellépő erő maximalizálása érdekében a meghajtó jeláramának el kell érnie a maximális hajtásáramot. Nagy sebességű alkalmazásoknál a mérkőzésnek a lehető leggyorsabban meg kell történnie. A léptetőmotor nagyobb feszültségű jellel történő meghajtása nagy fordulatszámon javítja a nyomatékot.
Holt zóna
A motor ideális koncepciója lehetővé teszi, hogy bármilyen fordulatszámon hajtsák, és a legrosszabb esetben a fordulatszám növekedésével csökken a nyomaték. A léptetőmotoroknál azonban gyakran kialakul egy holtzóna, ahol a motor nem tudja meghajtani a terhelést adott sebességgel. A holt zóna a rendszer rezonanciájából adódik, és termékenként és kivitelenként változó.
Rezonancia
A léptetőmotorok mechanikus rendszereket hajtanak meg, és minden mechanikus rendszer szenvedhet rezonanciától. Rezonancia akkor lép fel, ha a vezetési frekvencia megegyezik a rendszer sajátfrekvenciájával. Ha energiát adunk a rendszerhez, akkor inkább a rezgése és a nyomatékvesztesége nő, mint a sebessége.
Azokban az alkalmazásokban, ahol a túlzott rezgések problémásnak bizonyulnak, különösen fontos a rezonancia léptetőmotor fordulatszámának megtalálása és átugrása. A vibrációt toleráló alkalmazásoknál lehetőség szerint kerülni kell a rezonanciát. A rezonancia rövid távon csökkentheti a rendszer hatékonyságát, és idővel lerövidítheti élettartamát.
Lépésméret
A léptetőmotorok néhány vezetési stratégiát alkalmaznak, amelyek segítenek a motornak alkalmazkodni a különböző terhelésekhez és sebességekhez. Az egyik taktika a mikrolépés, amely lehetővé teszi, hogy a motor a teljesnél kisebb lépéseket tegyen. Ezek a mikrolépcsők csökkentett pontosságot biztosítanak, és halkabbá teszik a léptetőmotor működését alacsonyabb fordulatszámon.
A léptetőmotorok csak ilyen gyorsan tudnak haladni, és a motor nem lát különbséget egy mikro- vagy egy teljes lépésben. A teljes sebességű működéshez általában egy léptetőmotort kíván hajtani teljes lépésekkel. A léptetőmotor gyorsulási görbéjén keresztül történő mikrolépés használata azonban jelentősen csökkentheti a rendszer zaját és rezgését.
