Stepper motori su jedan od jednostavnijih motora koji se primenjuju u elektronskim dizajnom gde je potreban nivo preciznosti i ponovljivosti. Nažalost, konstrukcija stepper motora postavlja prilično nisku ograničenu brzinu na motor, mnogo niža od brzine koju elektronika može da pokreće motor. Kada je neophodno brzo pokretanje koračnog motora, teško se realizuje kako se počinje pojavljivati brojni faktori.
Faktori brzog stepena motora visoke brzine
Nekoliko faktora postaje značajan dizajn i izazovi implementacije kada se koračni motori pokreću uz velike brzine. Kao i mnoge komponente, ponašanje u stvarnom svetu koračnih motora nije idealno i daleko od teorije. Maksimalna brzina koračnih motora varira od proizvođača, modela i induktivnosti motora brzinom od 1000-3000 RPM (za veće brzine, servo motori su bolji izbor). Glavni faktori koji utiču na vožnju stepenicom pri velikim brzinama su:
- Inercija - Svaki pokretni objekat ima inerciju koja se odupire promenama u ubrzanju objekta. Kod primene u nižim brzinama moguće je započeti vožnju koračnog motora pri željenoj brzini bez nedostatka koraka. Međutim, pokušaj pokretanja opterećenja na stepper motoru sa velikom brzinom odmah je odličan način za preskakanje koraka i gubitak položaja. Osim vrlo laganih opterećenja sa malim inercijalnim efektima, koračni motor mora rafirati od male brzine do velike brzine kako bi održao položaj i preciznost. Napredne kontrole stepper motora uključuju ograničenja ubrzanja i strategije za kompenzaciju inercije.
- Krivulje momenta - Obrtni moment korač motora nije isti za svaku brzinu rada, ali se smanjuje s povećanjem brzine koraka. Razlog za ovo se zasniva na operativnim principima koračnih motora. Signal pogona za koračne motore stvara magnetno polje u kalemu motora kako bi se napravila sila da se napravi korak. Vreme za koje magnetno polje dolazi do punog čvrstoća zavisi od induktivnosti zavojnice, napona pogona i ograničenja struje. S obzirom da se brzina vožnje povećava, vreme kretanja u punoj snazi se smanjuje i obrtni moment koji motor može izazvati.
- Signal pogona - Da bi se maksimalna sila u koračnom motorom, struja pogonskog signala mora dosegnuti maksimalnu struju pogona, a u velikim brzinama se to mora učiniti što je prije moguće. Vožnja stepper motora sa višim naponskim signalom može pomoći u poboljšanju obrtnog momenta pri velikim brzinama koje se automatski primjenjuju u stalnim strujnim rješenjima steppera.
- Mrtva zona - Idealan koncept motora omogućava mu da se vozi bilo kojom brzinom, a u najgorem slučaju smanjuje obrtni momenat kada se brzina povećava. Nažalost, stepper motori često imaju mrtu zonu u kojoj motor ne može voziti opterećenje pri određenoj brzini. Ovo je zbog rezonance u sistemu i varira za svaki proizvod i dizajn.
- Rezonancija - Stepper motori pokreću mehaničke sisteme i svi mehanički sistemi mogu pati od rezonance. Rezonancija se javlja kada se frekvencija vožnje podudara sa prirodnom frekvencijom sistema, a dodatna energija u sistemu naginje povećanju vibracija i gubitka obrtnog momenta, a ne brzine. U aplikacijama u kojima će prekomerne vibracije imati probleme, posebno je važno pronalaženje i preskakanje rezonantnih brzina motora. Čak i aplikacije koje mogu tolerisati vibracije treba izbjeći rezonanciju gdje je to moguće, jer može znatno smanjiti vijek trajanja sistema.
- Veličina koraka - Koračni motori imaju nekoliko dostupnih strategija za vožnju, uključujući mikro stepping koji omogućava motorima manje od punih koraka. Ovi mikro koraci ne obezbeđuju povećanu tačnost (pre svega mikro koraci imaju smanjenu tačnost), ali oni omogućavaju da operacija steppera motora bude tiši pri manjim brzinama. Koračni motori mogu se voziti samo tako brzo, a motor ne vidi drugačije u mikro koraku ili puni korak. Za punoću brzinu, često se zahteva vožnja koračnog motora sa punim koracima. Međutim, korišćenje mikro koraka kroz krivu za ubrzanje stepenika može znatno smanjiti šum i vibracije u sistemu.