موتورهای پله ای یکی از موتورهای ساده تر برای پیاده سازی در طراحی های الکترونیکی هستند که در آن به سطحی از دقت و تکرار نیاز است. ساخت موتورهای پله ای محدودیت سرعت کم را برای موتور ایجاد می کند، کمتر از سرعتی که الکترونیک می تواند موتور را به حرکت درآورد. هنگامی که یک موتور پله ای با سرعت بالا مورد نیاز است، دشواری پیاده سازی افزایش می یابد.
عوامل موتور پله‌ای سرعت بالا
هنگامی که موتورهای پله ای را با سرعت بالا هدایت می کنید، چندین عامل به چالش طراحی و اجرا تبدیل می شوند. مانند بسیاری از قطعات، رفتار واقعی موتورهای پله ای ایده آل و دور از تئوری نیست.حداکثر سرعت موتورهای پله ای بسته به سازنده، مدل، و اندوکتانس موتور متفاوت است، با سرعت های 1000 RPM تا 3000 RPM معمولاً قابل دستیابی است.
برای سرعت های بالاتر، سروو موتورها انتخاب بهتری هستند.
اینرسی
هر جسم متحرک دارای اینرسی است که در برابر تغییرات شتاب یک جسم مقاومت می کند. در کاربردهای با سرعت پایین تر، می توان موتور پله ای را با سرعت دلخواه بدون از دست دادن یک پله به حرکت درآورد. با این حال، تلاش برای به حرکت درآوردن بار روی یک موتور پله ای با سرعت بالا، یک راه عالی برای پرش از مراحل و از دست دادن موقعیت موتور است.
یک موتور پله ای باید از سرعت پایین به سرعت بالا افزایش یابد تا موقعیت و دقت خود را حفظ کند، به جز برای بارهای سبک وزن با اثرات اینرسی کمی. کنترل‌های موتور پله‌ای پیشرفته شامل محدودیت‌های شتاب و استراتژی‌هایی برای جبران اینرسی است.
منحنی گشتاور
گشتاور استپر موتور برای هر سرعت عملیاتی یکسان نیست. با افزایش سرعت قدم زدن کاهش می یابد.
سیگنال درایو برای موتورهای پله ای یک میدان مغناطیسی در سیم پیچ های موتور ایجاد می کند تا نیروی لازم برای برداشتن گام را ایجاد کند. مدت زمانی که میدان مغناطیسی طول می کشد تا به قدرت کامل برسد به اندوکتانس سیم پیچ، ولتاژ محرک و محدودیت جریان بستگی دارد. با افزایش سرعت رانندگی، زمان ماندن سیم پیچ ها در قدرت کامل کوتاه می شود و گشتاوری که موتور می تواند ایجاد کند کاهش می یابد.
خط پایین
جریان سیگنال درایو باید به حداکثر جریان درایو برسد تا نیرو در یک استپر موتور به حداکثر برسد. در برنامه های پرسرعت، مسابقه باید در سریع ترین زمان ممکن اتفاق بیفتد. راندن یک موتور پله ای با سیگنال ولتاژ بالاتر به بهبود گشتاور در سرعت های بالا کمک می کند.
منطقه مرده
مفهوم ایده آل یک موتور به آن اجازه می دهد تا با هر سرعتی با در بدترین حالت، با افزایش سرعت، گشتاور را کاهش دهد. با این حال، موتورهای پله ای اغلب یک منطقه مرده ایجاد می کنند که در آن موتور نمی تواند بار را با سرعت معین هدایت کند.منطقه مرده از رزونانس در سیستم ناشی می شود و برای هر محصول و طراحی متفاوت است.
رزونانس
موتورهای پله ای سیستم های مکانیکی را هدایت می کنند و همه سیستم های مکانیکی ممکن است از رزونانس رنج ببرند. رزونانس زمانی رخ می دهد که فرکانس رانندگی با فرکانس طبیعی سیستم مطابقت داشته باشد. افزودن انرژی به سیستم به جای سرعت آن، ارتعاش و از دست دادن گشتاور آن را افزایش می دهد.
در کاربردهایی که ارتعاشات بیش از حد مشکل ساز هستند، یافتن و رد شدن از سرعت موتور پله ای تشدید بسیار مهم است. برنامه هایی که ارتعاش را تحمل می کنند باید در صورت امکان از تشدید اجتناب کنند. رزونانس می تواند یک سیستم را در کوتاه مدت کارآمدتر کند و عمر آن را در طول زمان کوتاه کند.
Step Size
موتورهای پله ای از چند استراتژی رانندگی استفاده می کنند که به موتور کمک می کند تا با بارها و سرعت های مختلف سازگار شود. یکی از تاکتیک‌ها، گام‌های کوچک است که به موتور اجازه می‌دهد گام‌های کوچک‌تر از تمام قدم‌ها بردارد.این گام‌های کوچک دقت کمتری را ارائه می‌کنند و عملکرد استپر موتور را در سرعت‌های پایین‌تر بی‌صداتر می‌کنند.
موتورهای پله ای فقط می توانند با این سرعت حرکت کنند و موتور هیچ تفاوتی در یک میکرو استپ یا یک استپ کامل نمی بیند. برای کار با سرعت کامل، معمولاً می خواهید یک موتور پله ای با پله های کامل رانده شوید. با این حال، استفاده از میکرو پله در منحنی شتاب موتور پله ای می تواند به طور قابل توجهی نویز و لرزش را در سیستم کاهش دهد.
