Stepper varikliai yra vienas iš paprastesnių variklių, kurie gali būti naudojami elektronikos projektuose, kur reikia tikslumo ir pakartojamumo lygio. Deja, žingsninių variklių konstrukcija varikliui nustato gana mažą greitį, kuris yra daug mažesnis nei greitis, kuriuo elektronika gali vairuoti variklį. Kai reikalaujama greitaeigio "stepper" variklio veikimo, sudėtingas įgyvendinimo procesas yra didinamas, kai pradeda veikti keli veiksniai.
Didelio greičio žingsnio variklio veiksniai
Keletas veiksnių tampa reikšmingais dizaino ir įgyvendinimo sunkumais, kai stepper varikliai veikia dideliu greičiu. Kaip ir daugelis komponentų, " stepper" variklių realusis pasaulis nėra idealus ir toli nuo teorijos. Maksimalus sūkių variklių greitis varijuoja priklausomai nuo gamintojo, modelio ir variklio induktyvumo pasiekiant 1000-3000 aps./min. Greitį (didesniam greičiui servo varikliai yra geresnis pasirinkimas). Pagrindiniai veiksniai, turintys įtakos Stepper varikliui važiuojant dideliu greičiu, yra šie:
- Inercija - bet koks judantis objektas turi inerciją, kuri priešinasi objekto pagreičio pasikeitimui. Naudojant mažesnio greičio programas, galima paleisti varomąjį jėgos variklį norimu greičiu be žingsnio. Tačiau bandymas nedelsiant paleisti greitinančio variklio apkrovą yra puikus būdas praleisti žingsnius ir prarasti poziciją. Išskyrus labai mažo svorio apkrovas, turinčias mažai inercinių efektų, "stepper" variklis gali važiuoti nuo mažo greičio iki didelio greičio, kad išlaikytų padėtį ir tikslumą. Patobulintas stepper variklio valdiklis apima pagreičio apribojimus ir strategijas, skirtas kompensuoti inerciją.
- Sukimo momento kreivės - Stepper variklio sukimo momentas nėra tas pats kiekvieno veikimo greitis, bet sumažėja, kai greitėjimo greitis didėja. To priežastis yra Stepper variklių eksploataciniai principai. Paleidimo signalas Stepper varikliams sukuria magnetinį lauką variklio ritiniuose, kad būtų sukurta jėga žingsnis. Laikas, per kurį magnetinis laukas pasiekia visą jėgą, priklauso nuo ritės induktyvumo, pavaros įtampos ir srovės ribojimo. Padidinus važiavimo greitį, laikas, kai ritės tęsis iki visiško stiprumo, sutrumpėja ir variklis gali sukti sukimo momentą.
- Pavaros signalas - norint maksimaliai padidinti žingsninio variklio jėgą, pavaros signalo srovė turi pasiekti maksimalią pavaros srovę, o greitose programose tai turi būti atlikta kuo greičiau. Vairavimas su stepper varikliu su didesniu įtampos signalu gali pagerinti sukimo momentą esant dideliam greičiui, kuris automatiškai taikomas pastoviam dabartiniam stepper vairuotojo sprendimams.
- Negyvoji zona. Ideali variklio koncepcija leidžia juo važiuoti bet kokiu greičiu, o greitis padidėja dar labiau sumažinant sukimo momentą. Deja, "stepper" varikliams dažnai būna negyvoji zona, kurioje variklis negali vairuoti apkrovos tam tikru greičiu. Tai yra dėl sistemos rezonansų ir priklauso nuo kiekvieno produkto ir dizaino.
- Rezonansas - Stepper varikliai vairuoja mechanines sistemas, o visos mechaninės sistemos gali nukentėti nuo rezonanso. Rezonansas atsitinka, kai vairavimo dažnis atitinka natūralų sistemos dažnį, o prie sistemos pridedama energija padidina savo vibraciją ir sukimo momento netekimą, o ne greitį. Programose, kuriuose yra pernelyg didelių vibracijų, itin svarbu ieškoti ir praleisti rezonanso greitį. Netgi tokios programos, kurios gali toleruoti vibraciją, turėtų, jei įmanoma, vengti rezonansų, nes tai gali gerokai sumažinti sistemos veikimą.
- Žingsnio dydis - Stepių varikliams suteikiama keletas vairavimo strategijų, įskaitant mikro-žingsnį, leidžiantį varikliui atlikti mažesnius nei visus žingsnius. Šie mikro-žingsniai neužtikrina didesnio tikslumo (greičiausiai mikro-žingsniai turi mažesnį tikslumą), tačiau jie daro rampinio variklio veikimą silpnesniu greičiu. Stepper varikliai gali būti varomi tik taip greitai, ir variklis nesikeičia mikro-žingsniu ar visišku žingsniu. Norint atlikti visišką greitį, dažnai reikia važiavimo su laipteliu varikliu su visais žingsniais. Tačiau, naudojant mikro žingsnį per "stepper" variklio pagreičio kreivę, galima žymiai sumažinti triukšmą ir vibraciją sistemoje.