Krokové motory jsou jedním z jednodušších motorů, které se používají v elektronických konstrukcích, kde je potřeba přesnost a opakovatelnost. Naneštěstí konstrukce krokových motorů přináší motoru spíše nízký počet otáček, což je mnohem nižší než rychlost, kterou elektronika může řídit motor. Při vysokorychlostním provozu krokového motoru se náročná implementace zvyšuje, jakmile začne hrát řadu faktorů.
Vysokorychlostní krokové motorové faktory
Několik faktorů se stává významnými konstrukcemi a problémy s implementací, když jsou krokové motory poháněny vysokou rychlostí. Stejně jako mnoho komponent, chování krokových motorů v reálném světě není ideální a daleko od teorie. Maximální otáčky krokových motorů se liší podle výrobce, modelu a indukčnosti motoru s dosažitelnými otáčkami 1000-3000 ot / min (u vyšších rychlostí jsou servomotory lepší volbou). Hlavní faktory ovlivňující jízdu krokového motoru při vysokých rychlostech jsou:
- Setrvačnost - každý pohyblivý objekt má setrvačnost, která odolává změně v akceleraci objektu. U aplikací s nižší rychlostí je možné spustit řízení krokového motoru požadovanou rychlostí bez chybějícího kroku. Při pokusu o okamžitou jízdu krokového motoru s vysokou rychlostí je však skvělý způsob, jak přeskočit kroky a ztratit pozici. Kromě velmi malých zatížení s malým setrvačným efektem musí krokový motor postupovat z nízké rychlosti na vysokou rychlost, aby udržel polohu a přesnost. Pokročilé ovládací prvky krokového motoru zahrnují omezení zrychlení a strategie kompenzace setrvačnosti.
- Křivky točivého momentu - točivý moment krokového motoru není stejný pro každou provozní rychlost, ale klesá s rostoucí rychlostí. Důvod je založen na provozních principech krokových motorů. Hnací signál pro krokové motory generuje magnetické pole ve svitcích motoru, aby vytvořila sílu, aby provedla krok. Doba, po kterou magnetické pole dosáhne plné síly, závisí na indukčnosti cívky, na frekvenci pohonu a omezení proudu. Jak se zvyšuje rychlost jízdy, zkracuje se doba, po kterou cívky zůstávají v plné síle, a krouticí moment, který motor může generovat, klesá.
- Signál pohonu - Abyste maximalizovali sílu v krokovém motoru, proud měniče musí dosáhnout maximálního výkonu měniče a ve vysokorychlostních aplikacích musí to být provedeno co nejrychleji. Řízení krokového motoru s vyšším napěťovým signálem může přispět ke zlepšení kroutícího momentu při vysokých otáčkách, které se automaticky používají v řešeních s krokovým ovladačem konstantního proudu.
- Dead Zone - Ideální koncept motoru umožňuje jízdu s jakoukoliv rychlostí, s horším snížením točivého momentu při zvyšování rychlosti. Naneštěstí krokové motory mají často mrtvou zónu, kde motor nemůže řídit zatížení při dané rychlosti. To je způsobeno rezonancí v systému a liší se u každého produktu a návrhu.
- Rezonance - Krokové motory pohánějí mechanické systémy a všechny mechanické systémy mohou trpět rezonancí. Rezonance nastává, když frekvence jízdy odpovídá přirozenému kmitočtu systému a energie přidaná do systému má tendenci zvyšovat jeho vibrace a ztrátu točivého momentu spíše než jeho rychlost. V aplikacích, kde budou mít nadměrné vibrace problémy, je obzvláště důležité najít a přeskakovat rychlost resonančního krokového motoru. Dokonce i aplikace, které mohou tolerovat vibrace, by se měly vyhnout rezonanci tam, kde je to možné, protože mohou výrazně snížit životnost systému.
- Velikost kroku - Krokové motory mají několik strategií jízdy, včetně mikroprocesorů, které umožňují motorům udělat menší než plné kroky. Tyto mikroprocesy nezajišťují zvýšenou přesnost (spíše malé kroky mají sníženou přesnost), ale při nižších rychlostech učiní provoz krokového motoru tišší. Krokové motory mohou být poháněny pouze tak rychle a motor není viditelný v mikroprocesu ani v plném kroku. Pro plnou rychlost je často vyžadováno řízení krokového motoru s plnými kroky. Použití mikroprocesoru skrze akcelerační křivku krokového motoru však může výrazně snížit hluk a vibrace v systému.