Motor stepper adalah salah satu motor yang lebih sederhana untuk diterapkan dalam desain elektronik di mana tingkat presisi dan pengulangan diperlukan. Sayangnya, pembangunan motor stepper menempatkan pembatasan kecepatan yang agak rendah pada motor, jauh lebih rendah daripada kecepatan elektronik yang dapat menggerakkan motor. Ketika operasi kecepatan tinggi dari motor stepper diperlukan implementasi yang sulit meningkat karena sejumlah faktor mulai masuk untuk bermain.
Faktor Motor Kecepatan Tinggi
Beberapa faktor menjadi desain yang signifikan dan tantangan pelaksanaan ketika motor stepper didorong pada kecepatan tinggi. Seperti banyak komponen, perilaku dunia nyata dari motor stepper tidak ideal dan jauh dari teori. Kecepatan maksimum motor stepper akan bervariasi menurut produsen, model, dan induktansi motor dengan kecepatan 1000-3000 RPM yang dapat dicapai (untuk kecepatan yang lebih tinggi, motor servo adalah pilihan yang lebih baik). Faktor utama yang memengaruhi mengemudi motor stepper pada kecepatan tinggi adalah:
- Inersia - Setiap objek bergerak memiliki inersia yang menolak perubahan percepatan suatu objek. Dalam aplikasi kecepatan rendah, dimungkinkan untuk mulai mengendarai motor stepper pada kecepatan yang diinginkan tanpa melewatkan satu langkah pun. Namun, mencoba untuk menggerakkan beban pada motor stepper dengan kecepatan tinggi dengan segera adalah cara yang bagus untuk melewati langkah dan kehilangan posisi. Kecuali untuk beban berat yang sangat ringan dengan sedikit efek inersia, motor stepper harus menanjak dari kecepatan rendah ke kecepatan tinggi untuk mempertahankan posisi dan presisi. Kontrol motor stepper lanjutan termasuk pembatasan percepatan dan strategi untuk mengimbangi inersia.
- Kurva Torsi - Torsi motor stepper tidak sama untuk setiap kecepatan operasional tetapi menurun saat kecepatan loncatan meningkat. Alasan untuk ini didasarkan pada prinsip operasional motor stepper. Sinyal drive untuk motor stepper menghasilkan medan magnet di kumparan motor untuk menciptakan gaya untuk mengambil langkah. Waktu yang dibutuhkan medan magnet untuk mencapai kekuatan penuh bergantung pada induktansi kumparan, tegangan penggerak, dan pembatasan arus. Ketika kecepatan mengemudi meningkat, waktu kumparan tetap pada kekuatan penuh lebih pendek dan torsi motor dapat menghasilkan penurunan.
- Sinyal Drive - Untuk memaksimalkan gaya pada motor stepper, sinyal drive saat ini harus mencapai arus drive maksimum dan dalam aplikasi kecepatan tinggi ini harus dilakukan secepat mungkin. Mengemudi motor stepper dengan sinyal tegangan yang lebih tinggi dapat membantu meningkatkan torsi pada kecepatan tinggi yang secara otomatis diterapkan dalam solusi driver stepper konstan saat ini.
- Dead Zone - Konsep ideal motor memungkinkan untuk digerakkan dengan kecepatan apapun dengan lebih buruk pengurangan torsi saat kecepatan meningkat. Sayangnya motor stepper sering memiliki zona mati di mana motor tidak dapat menggerakkan beban pada kecepatan tertentu. Hal ini disebabkan oleh resonansi dalam sistem dan bervariasi untuk setiap produk dan desain.
- Resonansi - Motor stepper menggerakkan sistem mekanis dan semua sistem mekanis dapat mengalami resonansi. Resonansi terjadi ketika frekuensi mengemudi sesuai dengan frekuensi alami sistem dan energi yang ditambahkan ke sistem cenderung meningkatkan getaran dan kehilangan torsi daripada kecepatannya. Dalam aplikasi di mana getaran yang berlebihan akan memiliki masalah, menemukan dan melompati kecepatan motor stepper resonansi sangat penting. Bahkan aplikasi yang dapat mentoleransi getaran harus menghindari resonansi jika dimungkinkan karena dapat menurunkan umur sistem secara signifikan.
- Ukuran Langkah - Motor Stepper memiliki beberapa strategi mengemudi yang tersedia, termasuk stepping mikro yang memungkinkan langkah yang lebih kecil dari langkah penuh untuk dibuat oleh motor. Langkah-langkah mikro ini tidak memberikan peningkatan akurasi (langkah-langkah agak mikro memiliki akurasi yang menurun) tetapi mereka membuat operasi motor stepper lebih tenang pada kecepatan yang lebih rendah. Motor stepper hanya dapat digerakkan dengan sangat cepat, dan motor tidak melihat perbedaan dalam langkah mikro atau langkah penuh. Untuk operasi kecepatan penuh, mengendarai motor stepper dengan langkah penuh sering diperlukan. Namun, menggunakan mikro melangkah melalui kurva percepatan motor stepper dapat secara signifikan mengurangi kebisingan dan getaran dalam sistem.