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 reikalingas greitasis "stepper" variklio veikimas, įgyvendinimo sudėtingumas didėja, kai pradeda veikti keli veiksniai.
Greitųjų žingsnių 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 lengvus krovinius su mažu inertiniu poveikiu, "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 kreives
Stepper variklio sukimo momentas nėra tas pats kiekvieno eksploatacinio greičio atžvilgiu, tačiau sumažėja, kai didėja greitis. 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
Siekiant maksimaliai padidinti jėgą stepper variklyje, pavaros signalo srovė turi pasiekti maksimalią pavaros srovę, o greitose programose tai padaryti reikia 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.
Mirties zona
Ideali variklio konstrukcija leidžia 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
Žingsnio varikliai varo 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
Žingsniniai varikliai turi keletą vairavimo strategijų, įskaitant mikro-žingsnį, leidžiantį varikliui atlikti mažesnius nei visi žingsnius. Šie mikro-žingsniai turi mažesnį tikslumą, tačiau jie dar labiau sumažina greitį. Stepper variklius galima važiuoti tik taip greitai, o variklis nesikeičia mikro-žingsnio ar pilno žingsnio. Norint atlikti visišką greitį, dažnai reikia važiavimo laipteliu varikliu su visais žingsniais. Tačiau, naudojant mikro žingsnį per "stepper" variklio pagreičio kreivę, galima žymiai sumažinti triukšmą ir vibraciją sistemoje.
