Pakāpju motori ir vieni no vienkāršākajiem motoriem, ko var izmantot elektronikas konstrukcijās, kur nepieciešama precizitātes un atkārtojamības līmenis. Pakāpju motoru konstrukcija nosaka motora zema ātruma ierobežojumu, kas ir mazāks par ātrumu, ko elektronika var vadīt motoru. Ja ir nepieciešama pakāpju motora liela ātruma darbība, ieviešanas grūtības palielinās.
Ātrgaitas pakāpju motora faktori
Vairāki faktori kļūst par projektēšanas un ieviešanas problēmām, braucot ar pakāpju motoriem lielā ātrumā. Tāpat kā daudzas sastāvdaļas, pakāpju motoru darbība reālajā pasaulē nav ideāla un ir tālu no teorijas. Pakāpju motoru maksimālais ātrums atšķiras atkarībā no ražotāja, modeļa un motora induktivitātes, un parasti var sasniegt ātrumu no 1000 apgr./min. līdz 3000 apgr./min.
Lielākiem ātrumiem labāka izvēle ir servomotori.
Inerce
Jebkuram kustīgam objektam ir inerce, kas pretojas objekta paātrinājuma izmaiņām. Zemāka ātruma lietojumos ir iespējams darbināt soļu motoru ar vēlamo ātrumu, nepalaižot garām nevienu soli. Tomēr mēģinājums nekavējoties iedarbināt slodzi uz soļu motoru lielā ātrumā ir lielisks veids, kā izlaist soļus un zaudēt motora pozīciju.
Pakāpju motoram ir jāpalielina no maza ātruma uz lielu ātrumu, lai saglabātu pozīciju un precizitāti, izņemot vieglas kravas ar nelielu inerciālo efektu. Uzlabotās pakāpju motora vadības ierīces ietver paātrinājuma ierobežojumus un stratēģijas, lai kompensētu inerci.
Griezes momenta līknes
Pakāpju motora griezes moments nav vienāds katram darbības ātrumam. Tas samazinās, palielinoties soļu ātrumam.
Pakāpju motoru piedziņas signāls ģenerē magnētisko lauku motora spoles, lai radītu spēku, lai spertu soli. Laiks, kas nepieciešams, lai magnētiskais lauks sasniegtu pilnu spēku, ir atkarīgs no spoles induktivitātes, piedziņas sprieguma un strāvas ierobežojuma. Palielinoties braukšanas ātrumam, laiks, kad spoles paliek pilnā spēkā, saīsinās, un griezes moments, ko motors var radīt, samazinās.
Bottom Line
Piedziņas signāla strāvai jāsasniedz maksimālā piedziņas strāva, lai maksimāli palielinātu spēku pakāpju motorā. Ātrgaitas lietojumprogrammās spēlei jānotiek pēc iespējas ātrāk. Pakāpju motora vadīšana ar augstāka sprieguma signālu palīdz uzlabot griezes momentu lielā ātrumā.
Dead Zone
Ideālā motora koncepcija ļauj to braukt ar jebkuru ātrumu, sliktākajā gadījumā samazinot griezes momentu, palielinoties ātrumam. Tomēr pakāpju motori bieži izveido mirušo zonu, kurā motors nevar vadīt slodzi ar noteiktu ātrumu. Mirusī zona rodas no rezonanses sistēmā un atšķiras katram produktam un dizainam.
Rezonanse
Pakāpju motori darbina mehāniskās sistēmas, un visas mehāniskās sistēmas var ciest no rezonanses. Rezonanse rodas, kad braukšanas frekvence sakrīt ar sistēmas dabisko frekvenci. Enerģijas pievienošana sistēmai palielina tās vibrāciju un griezes momenta zudumu, nevis ātrumu.
Lietojumos, kur pārmērīga vibrācija izrādās problemātiska, īpaši svarīgi ir atrast un pārlaist rezonanses pakāpju motora ātrumu. Lietojumprogrammām, kas panes vibrāciju, pēc iespējas jāizvairās no rezonanses. Rezonanse var padarīt sistēmu mazāk efektīvu īstermiņā un saīsināt tās kalpošanas laiku.
Soļa izmērs
Stepper motori izmanto dažas braukšanas stratēģijas, kas palīdz motoram pielāgoties dažādām slodzēm un ātrumiem. Viena taktika ir mikrosoļi, kas ļauj motoram veikt mazākus par pilniem soļiem. Šīs mikropakāpes nodrošina samazinātu precizitāti un padara soļu motora darbību klusāku pie mazākiem ātrumiem.
Pakāpju motori var braukt tikai tik ātri, un motors neredz atšķirību mikrosolī vai pilnā solī. Pilna ātruma darbībai parasti vēlēsities vadīt pakāpju motoru ar pilniem soļiem. Tomēr, izmantojot pakāpju motora paātrinājuma līkni, izmantojot mikropakāpienus, sistēmā var ievērojami samazināties troksnis un vibrācija.
