Stepper motori su jedni od jednostavnijih motora za implementaciju u dizajnu elektronike gdje je potreban nivo preciznosti i ponovljivosti. Konstrukcija koračnih motora postavlja ograničenje male brzine na motor, nižu od brzine kojom elektronika može pokretati motor. Kada je potreban rad koračnog motora velike brzine, poteškoće implementacije se povećavaju.
Faktori koračnog motora velike brzine
Nekoliko faktora postaje izazov za dizajn i implementaciju kada vozite koračne motore pri velikim brzinama. Kao i mnoge komponente, ponašanje koračnih motora u stvarnom svijetu nije idealno i daleko od teorije. Maksimalna brzina koračnih motora zavisi od proizvođača, modela i induktivnosti motora, sa brzinama od 1000 RPM do 3000 RPM obično dostižne.
Za veće brzine, servo motori su bolji izbor.
Inercija
Svaki pokretni objekt ima inerciju, koja se opire promjenama ubrzanja objekta. U aplikacijama sa nižim brzinama, moguće je voziti koračni motor željenom brzinom bez propuštanja koraka. Međutim, pokušaj pokretanja tereta na koračnom motoru velikom brzinom odmah je odličan način da preskočite korake i izgubite položaj motora.
Koračni motor se mora povećavati s male brzine na veliku brzinu kako bi održao položaj i preciznost osim za lagana opterećenja sa malim inercijskim efektima. Napredne kontrole koračnog motora uključuju ograničenja ubrzanja i strategije za kompenzaciju inercije.
Krivulje momenta
Okretni moment koračnog motora nije isti za svaku radnu brzinu. Opada kako se brzina koraka povećava.
Pogonski signal za koračne motore generiše magnetno polje u zavojnicama motora kako bi stvorio silu za korak. Vrijeme koje je potrebno magnetskom polju da dođe do pune snage ovisi o induktivnosti zavojnice, pogonskom naponu i ograničenju struje. Kako se brzina vožnje povećava, vrijeme zadržavanja zavojnica pri punoj snazi se skraćuje, a obrtni moment koji motor može stvoriti opada.
Donja linija
Struja pogonskog signala mora dostići maksimalnu pogonsku struju da bi se maksimizirala sila u koračnom motoru. U aplikacijama velike brzine, utakmica se mora dogoditi što je prije moguće. Vožnja koračnog motora sa signalom višeg napona pomaže poboljšanju obrtnog momenta pri velikim brzinama.
Mrtva zona
Idealni koncept motora omogućava da se vozi bilo kojom brzinom uz, u najgorem slučaju, smanjenje obrtnog momenta kako se brzina povećava. Međutim, koračni motori često razvijaju mrtvu zonu u kojoj motor ne može pokretati opterećenje pri datoj brzini. Mrtva zona proizlazi iz rezonancije u sistemu i varira za svaki proizvod i dizajn.
Resonance
Stepper motori pokreću mehaničke sisteme, a svi mehanički sistemi mogu patiti od rezonancije. Rezonancija nastaje kada se frekvencija pokretanja poklapa sa prirodnom frekvencijom sistema. Dodavanje energije sistemu ima tendenciju da poveća njegove vibracije i gubitak obrtnog momenta, a ne njegovu brzinu.
U aplikacijama u kojima se prekomjerne vibracije pokažu problematičnim, pronalaženje i preskakanje brzine rezonantnog koračnog motora je posebno važno. Aplikacije koje tolerišu vibracije trebaju izbjegavati rezonanciju gdje je to moguće. Rezonancija može kratkoročno učiniti sistem manje efikasnim i skratiti mu vijek trajanja.
Veličina koraka
Stepper motori koriste nekoliko strategija vožnje koje pomažu motoru da se prilagodi različitim opterećenjima i brzinama. Jedna taktika je mikro iskorak, koji motoru omogućava da napravi korake manje od punih. Ovi mikro koraci nude smanjenu preciznost i čine rad koračnog motora tišim pri nižim brzinama.
Stepper motori mogu voziti samo tako brzo, a motor ne vidi razliku u mikro-koraku ili punom koraku. Za rad pri punoj brzini, obično ćete htjeti voziti koračni motor punim koracima. Međutim, korištenje mikro-koraka kroz krivulju ubrzanja koračnog motora može značajno smanjiti buku i vibracije u sistemu.
