Krokové motory sú jedným z jednoduchších motorov na implementáciu v dizajne elektroniky, kde je potrebná úroveň presnosti a opakovateľnosti. Konštrukcia krokových motorov kladie na motor obmedzenie nízkych otáčok, nižšie ako sú otáčky, ktorými môže elektronika poháňať motor. Keď sa vyžaduje vysokorýchlostná prevádzka krokového motora, náročnosť implementácie sa zvyšuje.
Faktory vysokorýchlostného krokového motora
Pri poháňaní krokových motorov pri vysokých rýchlostiach sa pri návrhu a implementácii stáva niekoľko faktorov výzvou. Rovnako ako mnohé komponenty, ani reálne správanie krokových motorov nie je ideálne a má ďaleko od teórie. Maximálna rýchlosť krokových motorov sa líši v závislosti od výrobcu, modelu a indukčnosti motora, pričom zvyčajne sa dajú dosiahnuť rýchlosti od 1000 ot./min do 3000 ot./min.
Pre vyššie rýchlosti sú lepšou voľbou servomotory.
Inertia
Akýkoľvek pohybujúci sa objekt má zotrvačnosť, ktorá odoláva zmenám zrýchlenia objektu. V aplikáciách s nižšou rýchlosťou je možné poháňať krokový motor na požadovanú rýchlosť bez vynechania kroku. Okamžitý pokus poháňať záťaž na krokovom motore vysokou rýchlosťou je však skvelý spôsob, ako preskočiť kroky a stratiť polohu motora.
Krokový motor sa musí rozbehnúť z nízkej rýchlosti na vysokú, aby si udržal polohu a presnosť, s výnimkou ľahkých nákladov s malými zotrvačnými účinkami. Pokročilé ovládanie krokového motora zahŕňa obmedzenia zrýchlenia a stratégie na kompenzáciu zotrvačnosti.
Krivky krútiaceho momentu
Krútiaci moment krokového motora nie je rovnaký pre každú prevádzkovú rýchlosť. So zvyšujúcou sa rýchlosťou krokovania klesá.
Hnací signál pre krokové motory generuje v cievkach motora magnetické pole, ktoré vytvára silu na vykonanie kroku. Čas potrebný na dosiahnutie plnej sily magnetického poľa závisí od indukčnosti cievky, napätia pohonu a obmedzenia prúdu. Keď sa rýchlosť jazdy zvyšuje, čas, keď cievky zostanú v plnej sile, sa skracuje a krútiaci moment, ktorý môže motor generovať, klesá.
Zrátané podčiarknutie
Prúd signálu pohonu musí dosiahnuť maximálny prúd pohonu, aby sa maximalizovala sila v krokovom motore. Vo vysokorýchlostných aplikáciách musí zápas prebehnúť čo najrýchlejšie. Pohon krokového motora s vyšším napäťovým signálom pomáha zlepšiť krútiaci moment pri vysokých rýchlostiach.
Mŕtva zóna
Ideálna koncepcia motora umožňuje jeho poháňanie pri akejkoľvek rýchlosti, v najhoršom prípade so znížením krútiaceho momentu so zvyšujúcou sa rýchlosťou. Krokové motory však často vytvárajú mŕtvu zónu, kde motor nemôže poháňať záťaž pri danej rýchlosti. Mŕtva zóna vzniká rezonanciou v systéme a líši sa pre každý produkt a dizajn.
Rezonancia
Krokové motory poháňajú mechanické systémy a všetky mechanické systémy môžu trpieť rezonanciou. K rezonancii dochádza, keď sa jazdná frekvencia zhoduje s prirodzenou frekvenciou systému. Pridávanie energie do systému má tendenciu zvyšovať jeho vibrácie a stratu krútiaceho momentu, a nie jeho rýchlosť.
V aplikáciách, kde sú nadmerné vibrácie problematické, je obzvlášť dôležité nájsť a preskočiť otáčky rezonančného krokového motora. Aplikácie, ktoré tolerujú vibrácie, by sa mali vyhnúť rezonancii, ak je to možné. Rezonancia môže krátkodobo znížiť efektivitu systému a časom skrátiť jeho životnosť.
Veľkosť kroku
Krokové motory využívajú niekoľko jazdných stratégií, ktoré pomáhajú motoru prispôsobiť sa rôznym zaťaženiam a rýchlostiam. Jednou taktikou je mikro-krokovanie, ktoré umožňuje motoru robiť menšie než úplné kroky. Tieto mikrokroky ponúkajú zníženú presnosť a chod krokového motora je tichší pri nižších rýchlostiach.
Krokové motory môžu jazdiť len tak rýchlo a motor nevidí žiadny rozdiel v mikrokroku alebo úplnom kroku. Pre prevádzku pri plnej rýchlosti budete zvyčajne chcieť poháňať krokový motor s plnými krokmi. Použitie mikrokrokovania cez krivku zrýchlenia krokového motora však môže výrazne znížiť hluk a vibrácie v systéme.
