Trinnmotorer er en av de enklere motorene å implementere i elektronikkdesign der et nivå av presisjon og repeterbarhet er nødvendig. Konstruksjonen av trinnmotorer setter en lavhastighetsbegrensning på motoren, lavere enn hastigheten elektronikken kan drive motoren. Når det kreves en høyhastighets drift av en trinnmotor, øker vanskeligheten med implementering.
Høyhastighets trinnmotorfaktorer
Flere faktorer blir design- og implementeringsutfordringer når du kjører trinnmotorer i høye hastigheter. Som mange komponenter er den virkelige oppførselen til trinnmotorer ikke ideell og langt fra teori. Trinnmotorers maksimale hastighet varierer etter produsent, modell og motorens induktans, med hastigheter på 1000 RPM til 3000 RPM vanligvis oppnåelige.
For høyere hastigheter er servomotorer et bedre valg.
Treghet
Ethvert objekt i bevegelse har treghet, som motstår endringer i akselerasjonen til et objekt. I applikasjoner med lavere hastighet er det mulig å kjøre en trinnmotor med ønsket hastighet uten å gå glipp av et trinn. Men å forsøke å kjøre en last på en trinnmotor med høy hastighet umiddelbart er en fin måte å hoppe over trinn og miste motorens posisjon.
En trinnmotor må rampe opp fra lav hastighet til høy hastighet for å opprettholde posisjon og presisjon bortsett fra lette belastninger med liten treghetseffekt. Avanserte trinnmotorkontroller inkluderer akselerasjonsbegrensninger og strategier for å kompensere for treghet.
Momentkurver
Dreiemomentet til en trinnmotor er ikke det samme for alle driftshastigheter. Den synker etter hvert som trinnhastigheten øker.
Drivsignalet for trinnmotorer genererer et magnetfelt i motorspolene for å skape kraften til å ta et steg. Tiden det tar magnetfeltet å komme opp til full styrke avhenger av spolens induktans, drivspenning og strømbegrensning. Når kjørehastigheten øker, blir tiden spolene holder seg på full styrke kortere, og dreiemomentet motoren kan generere synker.
bunnlinjen
Drivsignalstrømmen må nå den maksimale drivstrømmen for å maksimere kraften i en trinnmotor. I høyhastighetsapplikasjoner må kampen skje så raskt som mulig. Å drive en trinnmotor med et høyere spenningssignal bidrar til å forbedre dreiemomentet ved høye hastigheter.
Død sone
Det ideelle konseptet til en motor gjør at den kan kjøres i alle hastigheter med, i verste fall, en reduksjon av dreiemomentet når hastigheten øker. Imidlertid utvikler trinnmotorer ofte en dødsone hvor motoren ikke kan drive lasten med en gitt hastighet. Dødsonen oppstår fra resonans i systemet og varierer for hvert produkt og design.
Resonance
Trinnmotorer driver mekaniske systemer, og alle mekaniske systemer kan lide av resonans. Resonans oppstår når kjørefrekvensen samsvarer med den naturlige frekvensen til systemet. Å tilføre energi til systemet har en tendens til å øke dets vibrasjon og tap av dreiemoment, i stedet for dets hastighet.
I applikasjoner der overdreven vibrasjoner viser seg å være problematisk, er det spesielt viktig å finne og hoppe over resonanstrinnmotorhastighetene. Applikasjoner som tåler vibrasjon bør unngå resonans der det er mulig. Resonans kan gjøre et system mindre effektivt på kort sikt og forkorte levetiden over tid.
Trinnstørrelse
Trinnmotorer bruker noen få kjørestrategier som hjelper motoren med å tilpasse seg forskjellige belastninger og hastigheter. En taktikk er mikrostepping, som lar motoren ta mindre enn hele skritt. Disse mikrotrinnene gir redusert nøyaktighet og gjør driften av trinnmotoren roligere ved lavere hastigheter.
Trinnmotorer kan bare kjøre så fort, og motoren ser ingen forskjell på et mikrotrinn eller et helt trinn. For drift i full hastighet vil du vanligvis kjøre en trinnmotor med fulle trinn. Imidlertid kan bruk av mikrostepping gjennom trinnmotorens akselerasjonskurve redusere støy og vibrasjoner i systemet betydelig.
