Žingsniniai varikliai yra vienas iš paprastesnių variklių, naudojamų elektronikos projektuose, kur reikalingas tikslumas ir pakartojamumas. Žingsninių variklių konstrukcija nustato mažo greičio apribojimą varikliui, mažesnį nei greitis, kurį elektronika gali vairuoti. Kai reikalingas didelio greičio žingsninis variklis, diegimo sudėtingumas didėja.
Didelės spartos žingsninio variklio veiksniai
Keli veiksniai tampa projektavimo ir diegimo iššūkiais, kai važiuojate žingsniniais varikliais dideliu greičiu. Kaip ir daugelis komponentų, žingsninių variklių elgsena realiame pasaulyje nėra ideali ir toli nuo teorijos. Žingsninių variklių maksimalus greitis priklauso nuo gamintojo, modelio ir variklio induktyvumo, paprastai pasiekiamas nuo 1000 aps./min. iki 3000 aps./min.
Didesniam greičiui servovarikliai yra geresnis pasirinkimas.
Inercija
Bet koks judantis objektas turi inerciją, kuri priešinasi objekto pagreičio pokyčiams. Naudojant mažesnį greitį, žingsninį variklį galima valdyti norimu greičiu nepraleidžiant nė žingsnio. Tačiau bandymas nedelsiant apkrauti žingsninį variklį dideliu greičiu yra puikus būdas praleisti žingsnius ir prarasti variklio padėtį.
Žingsninis variklis turi įsibėgėti nuo mažo greičio iki didelio greičio, kad išlaikytų padėtį ir tikslumą, išskyrus lengvas apkrovas su nedideliu inerciniu poveikiu. Pažangūs žingsninio variklio valdikliai apima pagreičio apribojimus ir strategijas, skirtas kompensuoti inerciją.
Sukimo momento kreivės
Žingsninio variklio sukimo momentas nėra vienodas kiekvienam veikimo greičiui. Jis mažėja didėjant žingsniavimo greičiui.
Žingsninių variklių pavaros signalas generuoja magnetinį lauką variklio ritėse, kad sukurtų jėgą žengti žingsnį. Laikas, per kurį magnetinis laukas pasiekia pilną stiprumą, priklauso nuo ritės induktyvumo, pavaros įtampos ir srovės apribojimo. Didėjant važiavimo greičiui, laikas, skirtas ritėms išlikti visu pajėgumu, trumpėja, o variklio sukimo momentas sumažėja.
Bottom Line
Pavaros signalo srovė turi pasiekti didžiausią pavaros srovę, kad būtų maksimaliai padidinta žingsninio variklio jėga. Didelės spartos programose rungtynės turi įvykti kuo greičiau. Vairuojant žingsninį variklį su aukštesnės įtampos signalu, padidėja sukimo momentas esant dideliam greičiui.
Negyvoji zona
Ideali variklio koncepcija leidžia jį važiuoti bet kokiu greičiu, o blogiausiu atveju, didėjant greičiui, sumažėja sukimo momentas. Tačiau žingsniniai varikliai dažnai sukuria negyvąją zoną, kurioje variklis negali vairuoti apkrovos tam tikru greičiu. Negyvoji zona atsiranda dėl rezonanso sistemoje ir skiriasi kiekvienam gaminiui ir dizainui.
Rezonansas
Žingsniniai varikliai varo mechanines sistemas, o visos mechaninės sistemos gali nukentėti nuo rezonanso. Rezonansas atsiranda, kai važiavimo dažnis sutampa su natūraliu sistemos dažniu. Energijos papildymas sistemai padidina jos vibraciją ir praranda sukimo momentą, o ne greitį.
Tais atvejais, kai pernelyg didelė vibracija yra problematiška, ypač svarbu rasti ir praleisti rezonansinio žingsninio variklio greitį. Vibraciją toleruojančios programos, jei įmanoma, turėtų vengti rezonanso. Dėl rezonanso sistema trumpuoju laikotarpiu gali tapti mažiau efektyvi ir laikui bėgant sutrumpinti jos tarnavimo laiką.
Žingsnio dydis
Žingsniniuose varikliuose naudojamos kelios vairavimo strategijos, kurios padeda varikliui prisitaikyti prie skirtingų apkrovų ir greičių. Viena taktika yra mikro žingsniavimas, kuris leidžia varikliui atlikti mažesnius nei pilnus žingsnius. Dėl šių mikropakopų tikslumas sumažėja ir žingsninis variklis veikia tyliau esant mažesniam greičiui.
Žingsniniai varikliai gali važiuoti tik taip greitai, o variklis nemato skirtumo atliekant mikropakopą ar visą žingsnį. Norėdami dirbti visu greičiu, paprastai norėsite vairuoti žingsninį variklį su visais žingsniais. Tačiau naudojant mikro žingsnius per žingsninio variklio pagreičio kreivę galima žymiai sumažinti sistemos triukšmą ir vibraciją.
