Askelmoottorit ovat yksi yksinkertaisimmista moottoreista, joita voidaan käyttää elektroniikkarakenteissa, joissa vaaditaan tiettyä tarkkuutta ja toistettavuutta. Askelmoottorien rakenne asettaa moottorille alhaisen nopeuden rajoituksen, joka on pienempi kuin nopeus, jolla elektroniikka voi käyttää moottoria. Kun tarvitaan askelmoottorin nopeaa toimintaa, toteutus vaikeutuu.
Nopean askelmoottorin tekijät
Monet tekijät tulevat suunnittelun ja toteutuksen haasteiksi, kun käytät askelmoottoreita suurilla nopeuksilla. Kuten monet komponentit, askelmoottoreiden käyttäytyminen reaalimaailmassa ei ole ihanteellinen ja kaukana teoriasta. Askelmoottoreiden enimmäisnopeus vaihtelee valmistajan, mallin ja moottorin induktanssin mukaan, ja nopeudet ovat yleensä 1000-3000 RPM.
Servomoottorit ovat parempi valinta suuremmille nopeuksille.
Inertia
Kaikella liikkuvalla esineellä on inertia, joka vastustaa kohteen kiihtyvyyden muutoksia. Pienemmällä nopeudella toimivissa sovelluksissa on mahdollista ajaa askelmoottoria halutulla nopeudella ilman, että askelta puuttuu. Kuitenkin askelmoottorin kuormittaminen suurella nopeudella välittömästi on loistava tapa ohittaa askeleita ja menettää moottorin asento.
Askelmoottorin on kiihdytettävä alhaisesta nopeudesta suureen asennon ja tarkkuuden säilyttämiseksi lukuun ottamatta kevyitä kuormia, joilla on vähän inertiavaikutuksia. Kehittyneet askelmoottoriohjaimet sisältävät kiihtyvyysrajoituksia ja strategioita hitauden kompensoimiseksi.
Vääntömomenttikäyrät
Askelmoottorin vääntömomentti ei ole sama kaikilla käyttönopeuksilla. Se laskee askelnopeuden kasvaessa.
Askelmoottoreiden käyttösignaali synnyttää magneettikentän moottorin keloihin luodakseen voiman askeleen ottamiseksi. Aika, joka kuluu magneettikentän saavuttamiseksi täyteen voimakkuuteen, riippuu käämin induktiivisuudesta, käyttöjännitteestä ja virran rajoituksesta. Ajonopeuden kasvaessa aika, jonka kelat pysyvät täydellä teholla, lyhenee ja vääntömomentti, jonka moottori voi tuottaa, putoaa.
Bottom Line
Taajuusmuuttajan signaalivirran on saavutettava suurin käyttövirta, jotta askelmoottorin voima voidaan maksimoida. Nopeissa sovelluksissa ottelun on tapahduttava mahdollisimman nopeasti. Askelmoottorin käyttäminen korkeammalla jännitesignaalilla auttaa parantamaan vääntömomenttia suurilla nopeuksilla.
Kuollut alue
Ihanteellinen moottorikonsepti mahdollistaa sen ajamisen millä tahansa nopeudella, ja pahimmillaan vääntömomentti pienenee nopeuden kasvaessa. Askelmoottorit kehittävät kuitenkin usein kuolleen alueen, jossa moottori ei voi ajaa kuormaa tietyllä nopeudella. Kuollut alue syntyy järjestelmän resonanssista ja vaihtelee jokaisen tuotteen ja mallin mukaan.
Resonanssi
Askelmoottorit käyttävät mekaanisia järjestelmiä, ja kaikki mekaaniset järjestelmät voivat kärsiä resonanssista. Resonanssi tapahtuu, kun ajotaajuus vastaa järjestelmän luonnollista taajuutta. Energian lisääminen järjestelmään pyrkii lisäämään sen värähtelyä ja vääntömomentin menetystä nopeuden sijaan.
Sovelluksissa, joissa liiallinen tärinä osoittautuu ongelmalliseksi, resonanssiaskelmoottorin nopeuksien löytäminen ja ohittaminen on erityisen tärkeää. Tärinää sietävien sovellusten tulee välttää resonanssia mahdollisuuksien mukaan. Resonanssi voi tehdä järjestelmästä vähemmän tehokkaan lyhyellä aikavälillä ja lyhentää sen käyttöikää ajan myötä.
Step Size
Askelmoottorit käyttävät muutamia ajostrategioita, jotka auttavat moottoria mukautumaan erilaisiin kuormiin ja nopeuksiin. Yksi taktiikka on mikroaskelma, joka antaa moottorin tehdä pienempiä kuin kokonaisia askeleita. Nämä mikroportaat tarjoavat heikomman tarkkuuden ja tekevät askelmoottorin toiminnasta hiljaisemman alhaisemmilla nopeuksilla.
Askelmoottorit voivat ajaa vain niin nopeasti, eikä moottori näe eroa mikro- tai täysvaiheessa. Täyden nopeuden käyttöä varten haluat yleensä käyttää askelmoottoria täydellä askeleella. Mikroaskelointi askelmoottorin kiihtyvyyskäyrän läpi voi kuitenkin vähentää merkittävästi järjestelmän melua ja tärinää.
