Askelmoottorit ovat yksi helpommin toteutettavista moottoreista elektroniikkamalleissa, joissa vaaditaan tiettyä tarkkuutta ja toistettavuutta. Askelmoottorien rakenne asettaa moottorille alhaisen nopeusrajoituksen, alhaisemman kuin nopeus, jolla elektroniikka voi käyttää moottoria. Kun tarvitaan nopeaa askelmoottoritoimintaa, toteutus vaikeutuu.
Nopean askelmoottorin tekijät
Useista tekijöistä tulee suunnittelu- ja toteutushaasteita, kun käytät askelmoottoreita suurilla nopeuksilla. Kuten monet muutkin komponentit, askelmoottoreiden käyttäytyminen käytännössä ei ole ihanteellinen ja kaukana teoriasta. Askelmoottoreiden maksiminopeus vaihtelee valmistajan, mallin ja moottorin induktanssin mukaan, ja nopeudet 1000 RPM – 3000 RPM ovat yleensä saavutettavissa. Suuremmille nopeuksille servomoottorit ovat parempi valinta.
Laiskuus
Jokaisella liikkuvalla esineellä on inertia, joka vastustaa muutoksia kohteen kiihtyvyydessä. Pienemmällä nopeudella toimivissa sovelluksissa on mahdollista ajaa askelmoottoria halutulla nopeudella ilman, että askelta puuttuu. Se on kuitenkin loistava tapa ohittaa vaiheita ja menettää moottorin asento. Askelmoottorin on hidastuttava alhaisesta nopeudesta suureen nopeuteen säilyttääkseen asennon ja tarkkuuden, lukuun ottamatta kevyitä kuormia, joissa on vähän inertiavaikutuksia. Kehittyneet askelmoottoriohjaimet sisältävät kiihtyvyysrajoituksia ja strategioita hitauden kompensoimiseksi.
Vääntömomenttikäyrät
Askelmoottorin vääntömomentti ei ole sama kaikilla työnopeuksilla. Se pienenee askelnopeuden kasvaessa. Askelmoottorin ohjaussignaali synnyttää magneettikentän moottorin keloihin luoden voiman askeleen ottamiseksi. Magneettikentän täyden voimakkuuden saavuttamiseen kuluva aika riippuu käämin induktanssista, käyttöjännitteestä ja virtarajasta. Ajoneuvon nopeuden kasvaessa aika, jonka kelat pysyvät täydellä teholla, lyhenee ja moottorin synnyttämä vääntömomentti pienenee.
Ajovalo:
Taajuusmuuttajan signaalivirran on saavutettava suurin käyttövirta, jotta askelmoottorin teho maksimoidaan. Nopeissa sovelluksissa ottelun on tapahduttava mahdollisimman nopeasti. Askelmoottorin käyttäminen korkeammalla jännitesignaalilla auttaa parantamaan vääntömomenttia suurilla nopeuksilla.
Kuollut alue
Ihanteellinen moottorikonsepti varmistaa, että sitä voidaan ajaa millä tahansa nopeudella ja pahimmassa tapauksessa vääntömomentti pienenee nopeuden kasvaessa. Askelmoottorit kehittävät kuitenkin usein kuolleen alueen, jossa moottori ei voi ajaa kuormaa tietyllä nopeudella. Kuollut alue syntyy järjestelmän resonanssista, ja se vaihtelee tuotteen ja mallin mukaan.
Resonanssi
Askelmoottorit käyttävät mekaanisia järjestelmiä ja kaikki mekaaniset järjestelmät voivat kärsiä resonanssista. Resonanssi tapahtuu, kun käyttötaajuus vastaa järjestelmän luonnollista taajuutta. Energian lisääminen järjestelmään lisää tärinää ja vääntömomentin menetystä nopeuden sijaan. Sovelluksissa, joissa liiallinen tärinä osoittautuu ongelmalliseksi, resonanssin askelmoottorin nopeuksien löytäminen ja ohittaminen on erityisen tärkeää. Tärinää sietävien sovellusten tulee välttää resonanssia mahdollisuuksien mukaan. Resonanssi voi heikentää järjestelmän tehokkuutta lyhyellä aikavälillä ja lyhentää sen käyttöikää ajan myötä.
Askelkoko
Askelmoottorit käyttävät useita ajostrategioita, jotka auttavat moottoria mukautumaan erilaisiin kuormiin ja nopeuksiin. Yksi taktiikka on mikroaskelma, jonka avulla moottori voi ottaa pienempiä kuin täysiä askeleita. Nämä mikroaskelmat tarjoavat pienemmän tarkkuuden ja tekevät askelmoottorista hiljaisemman pienemmillä nopeuksilla. Askelmoottorit voivat kulkea vain niin nopeasti, eikä moottori näe eroa mikroaskeleessa tai koko askelmassa. Täyden nopeuden käyttöä varten haluat yleensä käyttää täysivaiheista askelmoottoria. Mikroaskelmien käyttö askelmoottorin kiihtyvyyskäyrän läpi voi kuitenkin vähentää merkittävästi melua ja tärinää järjestelmässä.