Os motores paso a paso son un dos motores máis simples para implementarse nos deseños electrónicos onde se necesita un nivel de precisión e repetibilidade. Desafortunadamente, a construción de motores paso a paso sitúa unha limitación de velocidade moi baixa no motor, moito menor que a velocidade que a electrónica pode conducir o motor. Cando se require o funcionamento de alta velocidade dun motor paso a paso o impedimento da aplicación aumenta a medida que comezan a xogar varios factores.
Factores de motor a pasos rápidos
Varios factores convértense en deseños significativos e desafíos de implementación cando os motores paso a paso son impulsados a altas velocidades. Como moitos compoñentes, o comportamento do mundo real dos motores paso a paso non é ideal e moi lonxe da teoría. A velocidade máxima dos motores paso a paso varía segundo o fabricante, o modelo ea inductancia do motor con velocidades de 1000-3000 RPM alcanzables (para velocidades máis altas, os servomotores son unha mellor opción). Os principais factores que afectan o motor paso a paso a alta velocidade son:
- Inercia - Calquera obxecto en movemento ten inercia que resiste o cambio na aceleración dun obxecto. En aplicacións de menor velocidade, é posible comezar a dirixir un motor paso a paso á velocidade desexada sen perder un paso. Non obstante, tentar dirixir unha carga nun motor paso a paso a gran velocidade de inmediato é unha boa forma de saltar pasos e perder posición. Excepto por cargas moi lixeiras con poucos efectos inerciales, un motor paso a paso debe subir de baixa velocidade ata alta velocidade para manter a posición e a precisión. Os controis avanzados do motor paso a paso inclúen limitacións de aceleración e estratexias para compensar a inercia.
- Curvas de torque: o torque dun motor paso a paso non é o mesmo para cada velocidade de operación, pero cae a medida que aumenta a velocidade de paso. O motivo diso está baseado nos principios operativos dos motores paso a paso. O sinal de accionamento dos motores paso a paso xera un campo magnético nas bobinas do motor para crear a forza para dar un paso. O tempo que leva o campo magnético para chegar á máxima forza depende da inductancia da bobina, a tensión da unidade e a limitación actual. A medida que aumenta a velocidade de condución, o tempo que acentúan as bobinas até a súa forza total e o par motor que xera o motor cae.
- Sinal de transmisión: para maximizar a forza nun motor paso a paso, a corrente do sinal de transmisión debe alcanzar a intensidade máxima do dispositivo e en aplicacións de alta velocidade debe realizarse o máis axiña posible. Dirixir un motor paso a paso cun sinal de alta tensión pode axudar a mellorar o torque a altas velocidades que se aplican automaticamente en solucións constantes de controladores paso a paso.
- Zona Morte: o concepto ideal dun motor permite que se poida manexar a calquera velocidade e, a peor, unha redución do par cando aumenta a velocidade. Desafortunadamente os motores paso a paso adoitan ter unha zona morta onde o motor non pode manexar a carga a unha velocidade determinada. Isto é debido á resonancia no sistema e varía para cada produto e deseño.
- Resonancia: os motores paso a paso levan sistemas mecánicos e todos os sistemas mecánicos poden sufrir resonancia. A resonancia ocorre cando a frecuencia de conducción coincide coa frecuencia natural do sistema ea enerxía engadida ao sistema tende a aumentar a súa vibración e perda de par máis que a súa velocidade. En aplicacións onde as vibracións excesivas teñan problemas, é especialmente importante atopar e saltar as velocidades do motor paso a paso da resonancia. Incluso as aplicacións que poden tolerar a vibración deben evitar a resonancia sempre que sexa posible, xa que poden reducir significativamente a vida útil do sistema.
- Tamaño do paso: os motores paso a paso teñen algunhas estratexias de condución dispoñibles, incluíndo o paso a micro que permite que os motores sexan máis pequenos que os completos. Estes micro pasos non proporcionan maior exactitude (en vez micro pasos teñen menor precisión), pero fan a operación do motor paso a paso máis tranquila a velocidades máis baixas. Os motores paso a paso só poden ser accionados tan rápido, eo motor non se ve diferente nun micro paso ou nun paso completo. Para a operación a toda velocidade, a miúdo é necesario conducir un motor paso a paso con pasos completos. Non obstante, o uso de microcrossos pola curva de aceleración do motor paso a paso pode reducir significativamente o ruído e as vibracións no sistema.