Krokové motory jsou jedním z jednodušších motorů pro implementaci do elektronických konstrukcí, kde je vyžadována určitá úroveň přesnosti a opakovatelnosti. Konstrukce krokových motorů klade na motor omezení nízkých otáček, nižší než jsou otáčky, kterými může elektronika motor pohánět. Když je vyžadován vysokorychlostní provoz krokového motoru, zvyšuje se obtížnost implementace.
Faktory vysokorychlostního krokového motoru
Když řídíte krokové motory vysokou rychlostí, několik faktorů se stává výzvou pro návrh a implementaci. Stejně jako mnoho komponent není reálné chování krokových motorů ideální a má daleko k teorii. Maximální rychlost krokových motorů se liší podle výrobce, modelu a indukčnosti motoru, přičemž obvykle lze dosáhnout rychlostí 1000 ot./min až 3000 ot./min.
Pro vyšší rychlosti jsou lepší volbou servomotory.
Setrvačnost
Jakýkoli pohybující se objekt má setrvačnost, která odolává změnám zrychlení objektu. V aplikacích s nižší rychlostí je možné pohánět krokový motor požadovanou rychlostí bez vynechání kroku. Okamžitý pokus pohánět zátěž na krokovém motoru vysokou rychlostí je však skvělý způsob, jak přeskočit kroky a ztratit polohu motoru.
Krokový motor se musí rozběhnout z nízké rychlosti na vysokou rychlost, aby si udržel polohu a přesnost, s výjimkou lehkých břemen s malými setrvačnými účinky. Pokročilé ovládání krokového motoru zahrnuje omezení zrychlení a strategie pro kompenzaci setrvačnosti.
Křivky točivého momentu
Točivý moment krokového motoru není stejný pro každou provozní rychlost. Se zvyšující se rychlostí krokování klesá.
Hnací signál pro krokové motory generuje magnetické pole v cívkách motoru, aby vytvořilo sílu udělat krok. Doba, za kterou magnetické pole dosáhne plné síly, závisí na indukčnosti cívky, napětí měniče a omezení proudu. Se zvyšující se rychlostí jízdy se zkracuje doba, po kterou cívky zůstávají v plné síle, a točivý moment, který může motor generovat, klesá.
Sečteno podtrženo
Proud signálu měniče musí dosáhnout maximálního proudu měniče, aby se maximalizovala síla v krokovém motoru. Ve vysokorychlostních aplikacích musí shoda proběhnout co nejrychleji. Pohon krokového motoru pomocí signálu s vyšším napětím pomáhá zlepšit točivý moment při vysokých rychlostech.
Mrtvá zóna
Ideální koncepce motoru umožňuje jeho pohon při jakékoli rychlosti, v nejhorším případě se snížením točivého momentu při zvyšování rychlosti. Krokové motory však často vytvářejí mrtvou zónu, kde motor nemůže pohánět zátěž danou rychlostí. Mrtvá zóna vzniká rezonancí v systému a liší se pro každý produkt a design.
Resonance
Krokové motory pohánějí mechanické systémy a všechny mechanické systémy mohou trpět rezonancí. K rezonanci dochází, když se frekvence řízení shoduje s vlastní frekvencí systému. Přidávání energie do systému má tendenci zvyšovat jeho vibrace a ztrátu točivého momentu, spíše než jeho rychlost.
V aplikacích, kde se nadměrné vibrace ukazují jako problematické, je obzvláště důležité najít a přeskakovat otáčky rezonančního krokového motoru. Aplikace, které tolerují vibrace, by se měly vyhnout rezonanci, kde je to možné. Rezonance může krátkodobě snížit účinnost systému a zkrátit jeho životnost.
Velikost kroku
Krokové motory využívají několik strategií řízení, které pomáhají motoru přizpůsobit se různým zatížením a rychlostem. Jednou taktikou je mikrokrokování, které umožňuje motoru dělat menší než plné kroky. Tyto mikrokroky nabízejí sníženou přesnost a ztišují chod krokového motoru při nižších rychlostech.
Krokové motory mohou jet jen tak rychle a motor nevidí žádný rozdíl v mikrokroku nebo úplném kroku. Pro provoz při plné rychlosti budete obvykle chtít řídit krokový motor s plnými kroky. Použití mikrokrokování přes křivku zrychlení krokového motoru však může výrazně snížit hluk a vibrace v systému.
