موتورهای قدم به قدم یکی از موتورهای ساده برای اجرای طرح های الکترونیک هستند که در آن سطح دقت و تکرارپذیری مورد نیاز است. متاسفانه، ساخت موتورهای پله ای محدودیت سرعت کمتری در موتور ایجاد می کند، که بسیار کمتر از سرعت موتور می تواند موتور باشد. وقتی عملیات با سرعت بالا یک موتور پله ای مورد نیاز است، سختی اجرای آن افزایش می یابد، چون تعدادی از عوامل شروع به بازی می کنند.
فاکتورهای موتور سرعت بالا
چندین عامل زمانی که موتورهای پله با سرعت بالا رانده می شوند، طرح های مهمی و چالش های اجرایی می شوند. مانند بسیاری از اجزاء، رفتار دنیای واقعی موتورهای استاپر ایده آل نیست و گریز از نظریه است. سرعت موتور حداکثر سرعت موتور تولید کننده، مدل و القاء موتور با سرعت 1000-3000 دور در دقیقه قابل دستیابی است (برای سرعت های بالاتر، موتورهای سروو انتخاب خوبی هستند). عوامل اصلی موثر بر رانندگی موتور پله در سرعت های بالا عبارتند از:
- Inertia - هر جابجایی جابجایی دارای اینرسی است که مقاومت در برابر تغییر در شتاب یک شی است. در برنامه های کاربردی با سرعت پایین، ممکن است بدون رد شدن از یک گام، یک موتور پله را با سرعت مورد نظر شروع کنید. با این حال، تلاش برای رانندگی یک بار بر روی یک موتور پله با سرعت بالا بلافاصله یک راه عالی برای رد شدن از مراحل و از دست دادن موقعیت است. به استثنای بارهای بسیار سبک وزن با اثرات ناشی از اینرسی، یک موتور پله باید از سرعت کم تا سرعت بالا برای حفظ موقعیت و دقت حرکت کند. کنترل موتورهای پیشرفته پیشرفته شامل محدودیت های شتاب و استراتژی هایی برای جبران جرقه است.
- منحنی های گشتاور - گشتاور یک موتور پله ای برای هر سرعت عملیاتی یکسان نیست، اما سرعت آن افزایش می یابد. دلیل این امر بر اساس دستورالعمل های عملیاتی موتورهای پله ای است. سیگنال درایو برای موتورهای پله ای یک میدان مغناطیسی در کویل موتور ایجاد می کند تا نیرو را به یک مرحله برساند. زماني که ميدان مغناطيسي براي رسيدن به قدرت کامل فراهم مي شود، بستگي به القاء کوئل، ولتاژ درايو و محدوديت فعلي دارد. همانطور که سرعت رانندگی افزایش می یابد، زمانیکه کویل ها در قدرت کامل خود باقی می مانند، کوتاه می شوند و گشتاور موتور می تواند قطره ای ایجاد کند.
- سیگنال درایو - برای به حداکثر رساندن نیرو در یک موتور پله، جریان سیگنال درایو باید به حداکثر جریان درایو برسد و در برنامه های با سرعت بالا این کار را با همان سرعت ممکن انجام شود. رانندگی یک موتور پله با یک سیگنال ولتاژ بالاتر می تواند به بهبود گشتاور در سرعت های بالا کمک کند که به طور خودکار در راه حل های راننده پله ای ثابت در حال اجرا استفاده می شود.
- منطقه مرده - مفهوم ایده آل موتور اجازه می دهد تا آن را در هر سرعت با کاهش در سرعت گشتاور رانده می شود به عنوان سرعت افزایش می یابد. متاسفانه موتورهای استاپر اغلب دارای یک منطقه مرده هستند که موتور آن نمیتواند بار را با یک سرعت مشخص رانندگی کند. این به علت رزونانس در سیستم است و برای هر محصول و طراحی متفاوت است.
- رزونانس - موتورهای پله ای به سیستم های مکانیکی رانده می شوند و تمام سیستم های مکانیکی می تواند از ریزش مواجه شوند. رزونانس زمانی اتفاق می افتد که فرکانس رانندگی مطابق با فرکانس طبیعی سیستم باشد و انرژی افزوده شده به سیستم، موجب افزایش لرزش و از دست دادن گشتاور به جای سرعت آن می شود. در برنامه های کاربردی که ارتعاشات بیش از حد مسائل را حل می کند، پیدا کردن و پریدن در سرعت های حرکتی رزونانس بسیار مهم است. حتی برنامه های کاربردی که می توانند لرزش را تحمل کنند، باید در صورت امکان از تشدید اجتناب کنند، زیرا می تواند عمر مفید سیستم را کاهش دهد.
- گام اندازه - موتورهای مرحله ای دارای چند استراتژی رانندگی در دسترس هستند، از جمله میکرو پیستون که اجازه می دهد تا کوچکتر از مراحل کامل ساخته شده توسط موتور. این مراحل میکرو دقت بیشتری را فراهم نمی کند (بلکه مراحل میکرو دقت را کاهش می دهند) اما آنها عمل حرکت موتور را با سرعت کم کم ساکت تر می کنند. موتورهای پله ای تنها می توانند به سرعت چرخانده شوند و موتور در یک مرحله ی کوچک یا گام کامل هیچ تغییری نداشته باشد. برای انجام عملیات با سرعت کامل، رانندگی یک موتور مرحلهپروم با مراحل کامل اغلب ضروری است. با این حال، با استفاده از میکرو پیستون از طریق منحنی شتاب موتور، می تواند سر و صدا و لرزش در سیستم را کاهش دهد.