Krokové motory sú jedným z jednoduchších motorov, ktoré sa dajú implementovať v elektronických konštrukciách, kde je potrebná úroveň presnosti a opakovateľnosti. Nanešťastie, konštrukcia krokových motorov kladie na motor pomerne nízku rýchlosť, oveľa nižšiu ako je rýchlosť, ktorú môže motor poháňať elektronika. Keď je potrebná vysokorýchlostná prevádzka krokového motora, zvyšuje sa náročnosť implementácie, pretože začne hrať niekoľko faktorov.
Vysokorýchlostné krokové motorové faktory
Niektoré faktory sa stávajú významnými návrhmi a problémami s implementáciou, keď sú krokové motory poháňané vysokou rýchlosťou. Rovnako ako mnohé komponenty, reálne svetové správanie krokových motorov nie je ideálne a ďaleko od teórie. Maximálna rýchlosť krokových motorov sa môže líšiť podľa výrobcu, modelu a indukčnosti motora s rýchlosťou 1000-3000 otáčok za minútu (pri vyšších rýchlostiach sú servomotory lepšou voľbou). Hlavné faktory, ktoré ovplyvňujú jazdu krokového motora pri vysokých rýchlostiach sú:
zotrvačnosť
Každý pohyblivý objekt má zotrvačnosť, ktorá odoláva zmene zrýchlenia objektu. V aplikáciách s nižšou rýchlosťou je možné začať poháňať krokový motor na požadovanú rýchlosť bez toho, aby ste museli zabrániť kroku. Pokúsiť sa ihneď nasmerovať zaťaženie na krokový motor s vysokou rýchlosťou je skvelý spôsob, ako preskočiť kroky a stratiť pozíciu. S výnimkou veľmi ľahkých bremien s malými zotrvačnými účinkami musí byť krokový motor vyskočený z nízkej rýchlosti na vysokú rýchlosť, aby udržal polohu a presnosť. Pokročilé ovládacie prvky krokového motora zahŕňajú obmedzenia zrýchlenia a stratégie kompenzácie zotrvačnosti.
Krivky krútiaceho momentu
Krútiaci moment krokového motora nie je pri každej prevádzkovej rýchlosti rovnaký, ale klesá s rastúcou rýchlosťou. Dôvod je založený na prevádzkových princípoch krokových motorov. Hnací signál pre krokové motory generuje magnetické pole v cievkach motora, aby sa vytvorila sila na vykonanie kroku. Čas potrebný na dosiahnutie plnej sily magnetického poľa závisí od indukčnosti cievky, napájacieho napätia a obmedzenia prúdu. S rastúcou rýchlosťou jazdy sa skracuje čas, počas ktorého sa cievky zotrvajú v plnej sile, a krútiaci moment, ktorý motor môže generovať, klesá.
Signál pohonu
Aby sa maximalizovala sila v krokovom motore, prúd hnacieho signálu musí dosiahnuť maximálny prúd pohonu a vo vysokorýchlostných aplikáciách to musí byť čo najrýchlejšie. Riadenie krokového motora s vyšším napäťovým signálom môže prispieť k zlepšeniu krútiaceho momentu pri vysokých rýchlostiach, ktoré sa automaticky používajú v riešeniach vodiča krokových vodičov s konštantným prúdom.
Mŕtva zóna
Ideálna koncepcia motora umožňuje jazdiť s ľubovoľnou rýchlosťou a horším znížením krútiaceho momentu pri zvyšovaní rýchlosti. Bohužiaľ, krokové motory majú často mŕtvu zónu, kde motor nemôže poháňať zaťaženie danou rýchlosťou. Je to dôsledkom rezonancie v systéme a líši sa pre každý produkt a dizajn.
rezonancie
Krokové motory poháňajú mechanické systémy a všetky mechanické systémy môžu trpieť rezonanciou. Rezonancia nastáva, keď frekvencia jazdy zodpovedá prirodzenej frekvencii systému a energia privedená do systému má tendenciu zvyšovať jeho vibrácie a stratu krútiaceho momentu skôr ako jeho rýchlosť. V aplikáciách, kde dochádza k nadmerným vibráciám, je mimoriadne dôležité nájsť a preskočiť rýchlosti krokových motorov rezonancie. Dokonca aj aplikácie, ktoré môžu tolerovať vibrácie, by mali zabrániť rezonancii, ak je to možné, pretože to môže výrazne znížiť životnosť systému.
Veľkosť kroku
Krokové motory majú niekoľko stratégií jazdy, vrátane mikroprocesorov, ktoré umožňujú menšie než plné kroky motora. Tieto mikroprocesy majú zníženú presnosť, ale robia krokovú prevádzku motora pokojnejšou pri nižších rýchlostiach. Krokové motory môžu byť poháňané tak rýchlo a motor nemá žiadny rozdiel v mikroprocese alebo plnom kroku. Pri plnej rýchlosti sa často vyžaduje riadenie krokového motora s plnými krokmi. Použitie mikroprocesora cez krivku zrýchlenia krokového motora môže výrazne znížiť hluk a vibrácie v systéme.
