Conduzindo Motores de Passo em Alta Velocidade

Conduzindo Motores de Passo em Alta Velocidade
Conduzindo Motores de Passo em Alta Velocidade
Anonim

Motores de passo são um dos motores mais simples de implementar em projetos eletrônicos onde é necessário um nível de precisão e repetibilidade. A construção de motores de passo coloca uma limitação de baixa velocidade no motor, menor do que a velocidade que a eletrônica pode acionar o motor. Quando é necessária uma operação de alta velocidade de um motor de passo, a dificuldade de implementação aumenta.

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Fatores do Motor de Passo de Alta Velocidade

Vários fatores tornam-se desafios de projeto e implementação quando você aciona motores de passo em altas velocidades. Como muitos componentes, o comportamento do mundo real dos motores de passo não é ideal e está longe da teoria. A velocidade máxima dos motores de passo varia de acordo com o fabricante, modelo e a indutância do motor, com velocidades de 1000 RPM a 3000 RPM normalmente atingíveis.

Para velocidades mais altas, os servomotores são a melhor escolha.

Inércia

Qualquer objeto em movimento tem inércia, que resiste a mudanças na aceleração de um objeto. Em aplicações de velocidade mais baixa, é possível acionar um motor de passo na velocidade desejada sem perder uma etapa. No entanto, tentar acionar uma carga em um motor de passo em alta velocidade imediatamente é uma ótima maneira de pular etapas e perder a posição do motor.

Um motor de passo deve acelerar de baixa velocidade para alta velocidade para manter a posição e precisão, exceto para cargas leves com poucos efeitos inerciais. Os controles avançados do motor de passo incluem limitações de aceleração e estratégias para compensar a inércia.

Curvas de Torque

O torque de um motor de passo não é o mesmo para todas as velocidades operacionais. Ele cai à medida que a velocidade de passo aumenta.

O sinal de acionamento para motores de passo gera um campo magnético nas bobinas do motor para criar a força para dar um passo. O tempo que o campo magnético leva para atingir a força total depende da indutância da bobina, da tensão de acionamento e da limitação de corrente. À medida que a velocidade de condução aumenta, o tempo em que as bobinas permanecem com força total diminui e o torque que o motor pode gerar diminui.

Linha de fundo

A corrente do sinal de acionamento deve atingir a corrente máxima de acionamento para maximizar a força em um motor de passo. Em aplicações de alta velocidade, a correspondência deve acontecer o mais rápido possível. Acionar um motor de passo com um sinal de tensão mais alto ajuda a melhorar o torque em altas velocidades.

Zona Morta

O conceito ideal de um motor permite que ele seja acionado em qualquer velocidade com, na pior das hipóteses, uma redução de torque à medida que a velocidade aumenta. No entanto, os motores de passo geralmente desenvolvem uma zona morta onde o motor não pode acionar a carga em uma determinada velocidade. A zona morta surge da ressonância no sistema e varia para cada produto e design.

Ressonância

Motores de passo acionam sistemas mecânicos, e todos os sistemas mecânicos podem sofrer de ressonância. A ressonância ocorre quando a frequência de condução corresponde à frequência natural do sistema. Adicionar energia ao sistema tende a aumentar sua vibração e perda de torque, em vez de sua velocidade.

Em aplicações onde vibrações excessivas são problemáticas, encontrar e pular as velocidades do motor de passo de ressonância é especialmente importante. As aplicações que toleram vibração devem evitar ressonância sempre que possível. A ressonância pode tornar um sistema menos eficiente a curto prazo e encurtar sua vida útil ao longo do tempo.

Tamanho do Passo

Motores de passo empregam algumas estratégias de condução que ajudam o motor a se adaptar a diferentes cargas e velocidades. Uma tática é o micro-passo, que permite que o motor dê passos menores que os passos completos. Essas micro etapas oferecem menor precisão e tornam a operação do motor de passo mais silenciosa em velocidades mais baixas.

Motores de passo só podem dirigir tão rápido, e o motor não vê diferença em um micro-passo ou um passo completo. Para operação em velocidade máxima, você geralmente desejará acionar um motor de passo com etapas completas. No entanto, o uso de micropassos na curva de aceleração do motor de passo pode diminuir significativamente o ruído e a vibração no sistema.

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