Analýza základů bipolárních krokových motorů
Bipolární krokový motor se skládá ze dvou vinutí. K tomu, aby motor běžel hladce, jsou dvě cívky kontinuálně sinusové s fázovým rozdílem 90 stupňů a krokový motor se začne otáčet.
Obvykle nejsou krokové motory poháněny analogovými lineárními zesilovači; namísto toho jsou řízeny proudovou regulací PWM pro převod lineárního signálu sinusových vln na diskrétní lineární signály. Sinusová vlna může být rozdělena na více segmentů a při nárůstu počtu segmentů se průběh vln stále přiblíží k sinusové vlně. V praktických aplikacích je počet segmentů od 4 do 2048 nebo více a většina integrovaných krokových jednotek používá 4 až 64 segmentů. Celý krokový pohon, v každé chvíli je napájena pouze jedna fáze, střídavý dvoufázový proud a přepínání směru proudu tak, že se generují celkem čtyři mechanické stavy krokového motoru. Půlkrok je poměrně komplikovanější než režim plného kroku. Současně může být nutné, aby obě fáze byly napájeny, jak je znázorněno na obrázku 1, což zdvojnásobuje rozlišení kroku motoru. Při rozděleném pohonu se úhel rotoru motoru snižuje s tím, jak se počet dílčích částí zvyšuje a rotace motoru se stane stále stabilnějším. Například sekvence třídění 32 segmentů se nazývá režim osmého kroku.
Význam aktuální přesnosti kontroly
Poloha rotoru bipolárního krokového motoru závisí na množství proudu proudícího dvěma vinutími cívky. Obecně jsou hlavními indikátory pro výběr krokového motoru přesné mechanické polohování nebo přesná regulace rychlosti mechanického systému. Řízení přesnosti navíjecího proudu je proto velmi důležité pro plynulý chod krokového motoru.
V mechanických systémech existují dva problémy, které mohou vést k nepřesné regulaci proudu:
V případě nízkých otáček nebo krokového motoru pro regulaci polohy je počet kroků každého motoru pododdílu nesprávný, což vede k nesprávnému umístění.
Při vysokých rychlostech může systémová nelinearita způsobit krátkodobé změny otáček motoru, což činí točivý moment nestabilní a zvyšuje hluk a vibrace motoru.
Řízení PWM a režim proudu proudu (DecayMode)
Většina integrovaných obvodů krokových motorů se spoléhá na indukčnost charakteristik vinutí krokového motoru pro dosažení regulace proudu PWM. Prostřednictvím obvodu H-můstku složeného z výkonových MOSFET odpovídajících každému vinutí, jakmile začne řízení PWM, se napětí napájecího napětí aplikuje na vinutí motoru, čímž se generuje hnací proud. Jakmile proud dosáhne nastavené hodnoty, H-můstek přepíná řídící stav, což způsobí rozpad výstupního proudu. Po uplynutí určité doby se znovu spustí nový cyklus PWM a H-můstek opět generuje proud cívky.
Tento proces se opakuje, aby se navíjecí proud zvedal a spadl. Prostřednictvím aktuálního odběru vzorků a kontroly stavu lze nastavit a řídit špičkovou proudovou hodnotu každého segmentu.
Po dosažení očekávaného špičkového proudu existují dva způsoby, jak řídit proudové útlumy vinutí H-můstku:
Zkratování vinutí (při zapnutí MOSFET na nízké nebo vysoké straně) se proud rozkládá pomalu.
H-můstek převrací vodivost nebo dovolí proudu protékat tělovou diodou MOSFETu a proud se rychle rozpadne.
