Stappenmotoren zijn een van de eenvoudigere motoren om te implementeren in elektronica-ontwerpen waar een niveau van precisie en herhaalbaarheid vereist is. De constructie van stappenmotoren legt een lage snelheidsbeperking op de motor, lager dan de snelheid die de elektronica de motor kan aandrijven. Wanneer een snelle werking van een stappenmotor vereist is, wordt de implementatie moeilijker.
Hoge snelheid stappenmotor factoren
Verschillende factoren worden ontwerp- en implementatie-uitdagingen wanneer u stappenmotoren met hoge snelheden aandrijft. Net als veel andere componenten is het gedrag van stappenmotoren in de praktijk niet ideaal en verre van theorie. De maximale snelheid van stappenmotoren varieert per fabrikant, model en de inductantie van de motor, met snelheden van 1000 RPM tot 3000 RPM die gewoonlijk haalbaar zijn.
Voor hogere snelheden zijn servomotoren een betere keuze.
Traagheid
Elk bewegend object heeft traagheid, wat weerstand biedt aan veranderingen in de versnelling van een object. Bij toepassingen met een lagere snelheid is het mogelijk om een stappenmotor met de gewenste snelheid aan te drijven zonder een stap te missen. Het is echter een geweldige manier om stappen over te slaan en de positie van de motor te verliezen.
Een stappenmotor moet van lage snelheid naar hoge snelheid stijgen om de positie en precisie te behouden, behalve voor lichtgewicht ladingen met weinig traagheidseffecten. Geavanceerde stappenmotorbesturingen omvatten versnellingsbeperkingen en strategieën om traagheid te compenseren.
Koppelkrommen
Het koppel van een stappenmotor is niet hetzelfde voor elke operationele snelheid. Het da alt naarmate de stapsnelheid toeneemt.
Het aandrijfsignaal voor stappenmotoren genereert een magnetisch veld in de motorspoelen om de kracht te creëren om een stap te zetten. De tijd die het magnetische veld nodig heeft om op volle sterkte te komen, hangt af van de inductantie van de spoel, de aandrijfspanning en de stroombegrenzing. Naarmate de rijsnelheid toeneemt, wordt de tijd dat de spoelen op volle sterkte blijven korter en neemt het koppel dat de motor kan genereren af.
Bottom Line
De aandrijfsignaalstroom moet de maximale aandrijfstroom bereiken om de kracht in een stappenmotor te maximaliseren. Bij toepassingen met hoge snelheid moet de match zo snel mogelijk plaatsvinden. Het aansturen van een stappenmotor met een hoger spanningssignaal helpt het koppel bij hoge snelheden te verbeteren.
Dode zone
Het ideale concept van een motor zorgt ervoor dat deze met elke snelheid kan worden aangedreven, met in het slechtste geval een vermindering van het koppel naarmate de snelheid toeneemt. Stappenmotoren ontwikkelen echter vaak een dode zone waar de motor de belasting niet met een bepaalde snelheid kan aandrijven. De dode zone ontstaat door resonantie in het systeem en verschilt per product en ontwerp.
Resonantie
Stappenmotoren drijven mechanische systemen aan en alle mechanische systemen kunnen last hebben van resonantie. Resonantie treedt op wanneer de aandrijffrequentie overeenkomt met de natuurlijke frequentie van het systeem. Het toevoegen van energie aan het systeem heeft de neiging om de trilling en het verlies van koppel te vergroten, in plaats van de snelheid.
In toepassingen waar overmatige trillingen problematisch blijken te zijn, is het vinden en overslaan van de resonantiestappenmotorsnelheden bijzonder belangrijk. Toepassingen die trillingen tolereren, moeten waar mogelijk resonantie vermijden. Resonantie kan een systeem op korte termijn minder efficiënt maken en de levensduur ervan in de loop van de tijd verkorten.
Stapgrootte
Stappenmotoren maken gebruik van een aantal rijstrategieën die de motor helpen zich aan te passen aan verschillende belastingen en snelheden. Een tactiek is micro-stepping, waardoor de motor kleinere dan volledige stappen kan maken. Deze microstappen bieden verminderde nauwkeurigheid en maken de werking van de stappenmotor stiller bij lagere snelheden.
Stappenmotoren kunnen alleen zo snel rijden, en de motor ziet geen verschil in een microstap of een volledige stap. Voor werking op volle snelheid wil je meestal een stappenmotor met volledige stappen aansturen. Het gebruik van microstappen door de versnellingscurve van de stappenmotor kan echter het geluid en de trillingen in het systeem aanzienlijk verminderen.
