Krokové motory jsou jedním z jednodušších motorů, které lze implementovat do návrhů elektroniky, kde je vyžadována úroveň přesnosti a opakovatelnosti. Konstrukce krokových motorů omezuje na motor nízké otáčky, což je nižší rychlost, než jakou může elektronika pohánět. Když je vyžadován vysokorychlostní provoz krokového motoru, obtížnost implementace se zvyšuje.
Faktory vysokorychlostního krokového motoru
Při řízení krokových motorů při vysokých rychlostech se výzvou pro design a implementaci stává několik faktorů. Stejně jako mnoho komponent není chování krokových motorů v reálném světě ideální a daleko od teorie. Maximální rychlost krokových motorů se liší podle výrobce, modelu a indukčnosti motoru, přičemž je obvykle dosažitelná rychlost od 1 000 do 3 000 ot / min. Pro vyšší rychlosti jsou servomotory lepší volbou.
Setrvačnost
Jakýkoli pohybující se objekt má setrvačnost, která odolává změnám zrychlení objektu. V aplikacích s nižší rychlostí je možné pohánět krokový motor požadovanou rychlostí, aniž byste vynechali krok. Pokus o okamžité ovládání zátěže krokového motoru vysokou rychlostí je však skvělý způsob, jak přeskočit kroky a ztratit polohu motoru. Krokový motor se musí udržovat z nízké rychlosti na vysokou rychlost, aby udržel polohu a přesnost, s výjimkou lehkých zátěží s malými setrvačnými účinky. Pokročilé ovládací prvky krokového motoru zahrnují omezení zrychlení a strategie pro kompenzaci setrvačnosti.
Křivky točivého momentu
Točivý moment krokového motoru není pro každou provozní rychlost stejný. Klesá s rostoucí rychlostí krokování. Signál pohonu pro krokové motory generuje magnetické pole v motorových cívkách a vytváří sílu k provedení kroku. Doba, po kterou magnetické pole dosáhne plné síly, závisí na indukčnosti cívky, napájecím napětí a omezení proudu. Jak se zvyšuje rychlost jízdy, zkracuje se doba, po kterou cívky zůstávají v plné síle, a klesá točivý moment, který může motor generovat.
Signál pohonu
Proud signálu pohonu musí dosáhnout maximálního proudu pohonu, aby se maximalizovala síla v krokovém motoru. Ve vysokorychlostních aplikacích musí ke shodě dojít co nejrychleji. Řízení krokového motoru s vyšším napěťovým signálem pomáhá zlepšit točivý moment při vysokých rychlostech.
Mrtvá zóna
Ideální koncepce motoru umožňuje, aby byl poháněn jakoukoli rychlostí s přinejhorším snížením točivého momentu při zvyšování rychlosti. Krokové motory však často vytvářejí mrtvou zónu, kde motor nemůže pohánět zátěž při dané rychlosti. Mrtvá zóna vzniká rezonancí v systému a liší se pro každý produkt a design.
Rezonance
Krokové motory pohánějí mechanické systémy a všechny mechanické systémy mohou trpět rezonancí. K rezonanci dochází, když se frekvence řízení shoduje s přirozenou frekvencí systému. Přidání 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 přeskočit rychlosti rezonančního krokového motoru. Aplikace, které tolerují vibrace, by se měly pokud možno vyhnout rezonanci. Rezonance může v krátkodobém horizontu snížit účinnost systému a zkrátit jeho životnost v průběhu času.
Velikost kroku
Krokové motory využívají několik jízdních strategií, které pomáhají motoru přizpůsobit se různým zatížením a rychlostem. Jednou z taktik je mikrokrok, který umožňuje motoru provádět menší než celé kroky. Tyto mikrokroky nabízejí sníženou přesnost a zajišťují tišší provoz krokového motoru při nižších rychlostech. Krokové motory mohou jezdit jen tak rychle a motor nevidí žádný rozdíl v mikrokroku nebo úplném kroku. Pro provoz na plnou rychlost budete obvykle chtít řídit krokový motor s plnými kroky. Použití mikrokroku prostřednictvím akcelerační křivky krokového motoru však může výrazně snížit hluk a vibrace v systému.