Управление на машини със стъпкови двигатели
Въпрос: Защо трябва да избера именно стъпков мотор, а не някакъв друг вид мотор? Въпрос: Как да избера подходящия Стъпков мотор за моето приложение? Въпрос: Как да избера подходящо захранващо напрежение за модула? В техническите характеристики на избрания от мен стъпков мотор е специфицирано захранване на фазните намотки 12V! Въпрос: Как да избера режима на микростъпка за моето приложение? Въпрос: В конкретното ми приложение е необходима голяма скорост на позициониране. Избрания от мен мотор не успява да я достигне, понякога дори и да тръгне изобщо. Въпрос: Каква стойност на задържащия ток да избера – 15, 25, 50 или 80% от максималния пиков ток? Въпрос: Тъй като подаването на импулсна поредица за стъпка и посока ме затруднява, както в хардуерно, така и в софтуерно отношение - възможно ли е да задавам команди за движение и евентуално алгоритъм към модула за управление на мотора, ползвайки сериен интерфейс RS232, USB или по друг начин?
 

Въпрос: Защо трябва да избера именно стъпков мотор, а не някакъв друг вид мотор?
Отговор:
1. Стъпковият мотор позволява просто, цифрово управление на скорост и позиция в системи без обратна връзка;
2. Надеждността на тези мотори е много висока, тъй като няма износващи се контакти/четки;
3. Стъпковият мотор има задържащ момент, т.е., ако не се движи, поддържа последната си позиция;
4. Стъпковият мотор позволява много висока разрешаваща способност. Типичната стъпка, за която е специфициран  / цяла стъпка / е 1,8 градуса, т.е., за един оборот той трябва да извърши 200 елементарни стъпки. При микростъпково управление, всяка стъпка може да съдържа елементарни стъпки. Например – за модулите STP048, STP140 и STP240 – до 1/20 от цялата стъпка. Това прави 1/20 от 1,8 градуса, т.е., разрешаващата способност е 0,09 градуса;
5. Стъпковите мотори се управляват безпроблемно при ниски скорости. 


Въпрос: Как да избера подходящия Стъпков мотор за моето приложение?
Отговор: Изборът зависи от параметрите на товара и характера му. Обърнете внимание, че въртящият момент в    спряно положение / Holding torque / се специфицира при максималния допустим ток в намотките. Въртящият момент    при движение, обикновено е по-малък от него и зависи много от скоростта на въртене. Данни за него обикновенно се вземат от графиките, предоставяни от производителят. Обърнете внимание, че по-високото захранващо напрежение на управляващият драйвер води до по-висок момент при по-високи скоростти. Тъй като стъпковите мотори се ползват без обратна връзка, доброто правило е: осигуреният от мотора въртящ момент да е минимум два пъти по-голям от     изискванията за конкретния товар. 


Въпрос: Как да избера подходящо захранващо напрежение за модула? В техническите характеристики на избрания от мен стъпков мотор е специфицирано захранване на фазните намотки 12V!
Отговор: Това напрежение в намотките касае друг, неефективен начин на управление. При съвременните модули,   важният параметър – ток във фазните намотки  се постига независимо от стойността на захранващото напрежение. При всички положения по-високото захранващо напрежение дава възможност за по-висока скорост и по-висок въртящ момент при движение, поради по-бързото нарастване на тока във фазните намотки.


Въпрос: Как да избера режима на микростъпка за моето приложение?
Отговор: Обикновено стъпковите мотори имат дефинирана елементарна стъпка, типично 1,8 градуса. В повечето    случаи това е достатъчно като разрешаваща способност. Много от вашите приложения може да изискват по-висока   разрешаваща способност и това е първият критерий за избор. Въпреки това, не е желателно да се използва мотора в режим на цяла стъпка. Поради дискретния характер на движение, моторът има склонност към резонанс. Колкото по- финна е елементарната стъпка, толкова по-малка е склонността към резонанс. Резонансът зависи и от характера на    товара – колкото по-инерционен и по-малко триещ е той, толкова по-голяма е склонността към резонанс на определе-ни честоти. В крайните случаи при резонанс, моторът излиза от синхрон и спира или тръгва неконтролируемо, без да е извършил движението коректно. Такова поведение на мотора, обикновено се наблюдава само при движение на цяла стъпка, при няколко честоти, по-ниски от 300 Hz. При движение в полустъпков и микростъпков режим, моторът винаги  изпълнява зададената  скорост и позиция, като в резонансните си честоти е с увеличени шум и вибрации. Колкото е по-голяма микростъпката, толкова по-слабо се усещат резонансните честоти.
 


Въпрос: В конкретното ми приложение е необходима голяма скорост на въртене. Избрания от мен мотор не успява да я достигне, понякога дори и да тръгне изобщо.
Отговор: Най-добре е да се експериментира, като командите за стъпка трябва да започват от ниска стойност (старт-стопна честота) и постепенно честотата да се увеличава до желаната. Това е така нареченият параметър „Ramp" на честотата/скоростта. Обърнете внимание, че плавното увеличение до максимална честота, трябва да е симетрично и в процеса на спадането й до старт-стопната. Най-напред установете подходящата старт-стопна честота. След това я увеличавайте плавно до желаната от Вас честота. Ако нещата вече са задоволителни, осигурете и плавно спадане на честотата до старт-стопната. Това е т.н. „трапецовиден” профил на скоростта. Сравнително лесно, той се създава на следния принцип: за ускоряване/забавяне се отделят поне по N/8 стъпки, симетрично, където N е общият брой стъпки за пълното желано движение. Ако резултатите не са достигнати като скорост, опитайте:
1. Модулът да е захранен с по-високо напрежение, което е коментирано по-горе;
2. Помнете, че след всяко едно движение, следващото изисква допълнително време за успокояване на ротора, което е от порядъка на  милисекунди. При предстоящо реверсиране, това време следва да е по-голямо;
3. Опитайте същото с по-мощен мотор.


Въпрос: Каква стойност на задържащия ток да избера – 15, 25, 50 или 80% от максималния пиков ток?
Отговор:Ако двигателят задържа и не изпуска товара си при спряло положение, изберете най-малката от опциите.  При високите стойности, по-големият задържащ ток ще доведе до по-голямо нагряване на мотора и управляващия го модул и може да се наложи допълнително - принудително охлаждане с вентилатор на модула, а дори и на мотора.  


Въпрос: Тъй като подаването на импулсна поредица за стъпка и посока ме затруднява, както в хардуерно, така и в софтуерно отношение -  възможно ли е да задавам команди за движение и евентуално алгоритъм към модула за управление на мотора, ползвайки сериен интерфейс RS232, USB или по друг начин?
Отговор: Да, възможно е. Консултирайте се с производителя на избрания от Вас управляващ модул!