I motori passo-passo sono uno dei motori più semplici da implementare nei progetti di elettronica in cui è necessario un livello di precisione e ripetibilità. La costruzione dei motori passo-passo pone una limitazione di bassa velocità sul motore, inferiore alla velocità che l'elettronica può pilotare il motore. Quando è richiesto un funzionamento ad alta velocità di un motore passo-passo, la difficoltà di implementazione aumenta.
Fattori del motore passo-passo ad alta velocità
Diversi fattori diventano sfide di progettazione e implementazione quando si guidano motori passo-passo ad alta velocità. Come molti componenti, il comportamento nel mondo reale dei motori passo-passo non è ideale e lontano dalla teoria. La velocità massima dei motori passo-passo varia in base al produttore, al modello e all'induttanza del motore, con velocità generalmente raggiungibili da 1000 RPM a 3000 RPM.
Per velocità più elevate, i servomotori sono una scelta migliore.
Inerzia
Qualsiasi oggetto in movimento ha inerzia, che resiste ai cambiamenti dell'accelerazione di un oggetto. Nelle applicazioni a bassa velocità, è possibile azionare un motore passo-passo alla velocità desiderata senza perdere un passo. Tuttavia, tentare di pilotare immediatamente un carico su un motore passo-passo ad alta velocità è un ottimo modo per s altare i passaggi e perdere la posizione del motore.
Un motore passo-passo deve aumentare da bassa velocità ad alta velocità per mantenere la posizione e la precisione ad eccezione dei carichi leggeri con piccoli effetti inerziali. I controlli avanzati del motore passo-passo includono limiti di accelerazione e strategie per compensare l'inerzia.
Curve di coppia
La coppia di un motore passo-passo non è la stessa per tutte le velocità operative. Si riduce all'aumentare della velocità di avanzamento.
Il segnale di azionamento per i motori passo-passo genera un campo magnetico nelle bobine del motore per creare la forza necessaria per fare un passo. Il tempo impiegato dal campo magnetico per raggiungere la piena intensità dipende dall'induttanza della bobina, dalla tensione di azionamento e dalla limitazione di corrente. All'aumentare della velocità di guida, il tempo in cui le bobine rimangono a piena potenza si riduce e la coppia che il motore può generare diminuisce.
Linea inferiore
La corrente del segnale di azionamento deve raggiungere la corrente di azionamento massima per massimizzare la forza in un motore passo-passo. Nelle applicazioni ad alta velocità, la corrispondenza deve avvenire il più rapidamente possibile. L'azionamento di un motore passo-passo con un segnale di tensione più elevato aiuta a migliorare la coppia alle alte velocità.
Zona morta
Il concetto ideale di motore consente di azionarlo a qualsiasi velocità con, nel peggiore dei casi, una riduzione della coppia all'aumentare della velocità. Tuttavia, i motori passo-passo spesso sviluppano una zona morta in cui il motore non può guidare il carico a una determinata velocità. La zona morta deriva dalla risonanza nel sistema e varia per ogni prodotto e design.
Risonanza
I motori passo-passo guidano i sistemi meccanici e tutti i sistemi meccanici possono soffrire di risonanza. La risonanza si verifica quando la frequenza di guida corrisponde alla frequenza naturale del sistema. L'aggiunta di energia al sistema tende ad aumentare la sua vibrazione e la perdita di coppia, piuttosto che la sua velocità.
Nelle applicazioni in cui le vibrazioni eccessive si rivelano problematiche, trovare e s altare le velocità del motore passo-passo di risonanza è particolarmente importante. Le applicazioni che tollerano le vibrazioni dovrebbero evitare la risonanza ove possibile. La risonanza può rendere un sistema meno efficiente a breve termine e ridurne la durata nel tempo.
Dimensione del gradino
I motori passo-passo utilizzano alcune strategie di guida che aiutano il motore ad adattarsi a carichi e velocità differenti. Una tattica è il micro-step, che consente al motore di fare più piccoli dei passi completi. Questi micropassi offrono una precisione ridotta e rendono il funzionamento del motore passo-passo più silenzioso a velocità inferiori.
I motori passo-passo possono guidare solo così velocemente e il motore non vede alcuna differenza in un micro-passo o in un passo intero. Per il funzionamento a piena velocità, di solito ti consigliamo di azionare un motore passo-passo con passi completi. Tuttavia, l'uso del micropasso attraverso la curva di accelerazione del motore passo-passo può ridurre significativamente il rumore e le vibrazioni nel sistema.
