스테퍼 모터 용 램프가 필요한 이유는 무엇입니까?

나는 초보자이며 스테퍼 모터를 어떻게 실행할 수 있는지 이해하려고합니다. 내가 생각한 개념은 스테퍼가 실행하기 위해 디지털 펄스가 필요하다는 것입니다. 나는 매우 쉽게 사용하는 스테퍼를 실행할 수있었습니다. 그러나 요즘 나는 그들이 스테퍼를 시작하기 위해 경사로를 사용하여 링크를 보았습니다.

"우리가 빠른 펄스로 스테퍼 모터를 시작하려고하면 거기에 앉아서 윙윙 거리지 않습니다. 스테퍼를 천천히 시작하고 점차적으로 스텝 속도를 증가시켜야합니다." 출처 : http://www.societyofrobots.com/member_tutorials/book/export/html/314

내 질문은 왜 스테퍼가 규칙적인 제곱 펄스로 시작합니까? 왜 경사로가 필요한가요? 다른 모든 포럼과 튜토리얼은 항상 스테퍼에 디지털 펄스를 제공하여 스테퍼를 시작하는 것에 대해 이야기합니다. 램프 생성 개념이 논의되지 않은 이유는 무엇입니까? 디지털 펄스로 스테퍼를 실행하는 것은 나쁜 습관입니까?

컨트롤러가 모터를 밟을 때 로터는 다음 코일 (또는 코일 쌍)에 전원이 공급 될 때 로터가 올바른 방향으로 당겨 지도록 충분히 움직여야합니다 (각도). 로터가 충분한 각도로 움직이지 않으면 코일이 로터를 뒤로 당기고 모터가 거기에 앉아서 윙윙 거리는 것입니다. 온라인에서 일반적인 작동 방식을 설명하는 많은 그림과 애니메이션을 찾을 수 있습니다. 로터가 의도 한 양의 일부만 움직 였다면 상상하십시오.

로터, 샤프트 및 샤프트에 연결된 것은 모두 관성이 있으며 다양한 종류의 마찰이 있습니다.

스테퍼가 샤프트를 돌릴 수있는 최대 속도는 모터에서 사용할 수있는 토크 및 샤프트를 돌리는 데 필요한 토크와 관련이 있습니다 (RPM이 증가하면 사용 가능한 토크가 떨어지고 일반적으로 RPM이 증가함에 따라 필요한 토크가 증가합니다). 그것은 관성과 직접 관련이 없습니다.

실제로 최대 값 (또는 그 일부)에 도달하기 위해서는 누락 된 단계없이 RPM을 너무 빠르게 가속 할 수 있습니다. 최대 가속은 관성 및 주어진 RPM에서의 초과 가용 토크와 관련이 있습니다. 모터가 모든 작업을 수행하는 경우 현재 RPM을 유지하기 위해 더 이상 가속 할 수 없습니다. RPM이 충분히 낮은 경우, 램프를 올릴 필요가 없으며 간단히 단계적으로 지시 할 수 있지만 일반적으로 모터가 할 수있는 RPM의 일부일뿐입니다. 종종 선형 램프가 단순성을 위해 사용되지만 더 볼록한 곡선이 최적입니다.

오리엔탈 모터 (일본의 주요 메이커)의 모터 토크 곡선은 다음과 같습니다 .

최대 가속 속도를 예측하려면 토크와 질량 관성 모멘트 를 알아야합니다 . 주어진 하중에서 최대 가속 속도를 초과하면 모터가 단계를 잃을 수 있으므로 합리적인 안전 여유가 좋습니다.

당신이 읽은 설명이 속도 상승에 대해 말하고있는 것처럼 들립니다. 즉, 단계의 주파수입니다. 각 단계의 펄스는 여전히 정사각형입니다.

그 이유는 스테퍼 모터가 너무 많은 토크 만 생성 할 수 있기 때문입니다. 이 최대 토크를 초과하면 모터가 스텝을 놓칩니다.

또한 모터 가속을 위해서는 뉴턴의 두 번째 운동 법칙에 따른 토크가 필요합니다 .

회전 시스템의 경우 용어가 약간 변경되지만 대부분 유사합니다. 토크는 관성 모멘트 시간 각 가속도와 같습니다.

결과적으로 모터를 즉시 가속하려면 무한 토크가 필요하지만 불가능합니다. 따라서 스텝을 잃지 않고 모터가 생성 할 수있는 것에 필요한 토크를 제한하기 위해 가속, 즉 속도를 "램프 업"해야합니다.

2 년 후 ... 스텝 모터의 일반적인 속도 대 진동 / 소음에 대한 세부 정보를 추가하고 싶었습니다.

초당 1 초와 같이 매우 느리게 스테핑하면 샤프트가 새 위치로 이동하여 오버 슈트 된 다음 해당 단계에서 안정화 될 때까지 여러 번 언더 슈트됩니다. 프로세스는 새로운 단계마다 반복됩니다.

전압 / 전류는 부하에 충분해야하며 필요한 토크에 맞게 모터 크기를 선택해야합니다.

모터를 움직일 필요가 없으면 전압 / 전류를 해당 위치를 유지하기 위해 약 50 %에서 75 %까지 줄일 수 있습니다. 마찰이 지배적이거나 기어를 사용하는 경우 모터의 전원이 완전히 차단 될 수 있습니다. 이것은 예를 들어 12 볼트가 활성화되어야하지만 9 볼트만으로도 접점을 활성화 된 상태로 유지하는 릴레이와 유사합니다.

속도를 초당 약 20으로 올리면 진동 / 소음이 최대에 도달합니다. 대부분의 엔지니어가 피하려고하는 속도입니다.

속도가 증가함에 따라 진동 / 소음이 감소하고 토크도 감소합니다. 노이즈 대 주파수를 플로팅하면 모양이 로컬 고조파에서 종종 고조파 주파수로 명확한 다운 방향을 표시합니다.

초당 100 단계 이상의 전형적인 값, 진동이 견딜 수있을 정도로 낮고 500 헤르츠 이상의 안정적인 작동을 위해 토크가 너무 약해 졌다고 가정 해 봅시다.

속도를 100Hz에서 500Hz로 올리지 않고이 주파수를 사용하여 바로 스텝 모터를 시작할 수 있습니다. 마찬가지로 빈도에 관계없이 단계를 갑자기 중지 할 수 있습니다. 유지 전류는 해당 단계에서 모터를 잠그기에 충분합니다.

최대 주파수를 초과하려면 램핑이 필요합니다. 위의 "일반적인"숫자를 감안할 때, 모터는 부드럽게 가속 될 때 500Hz에서 700Hz까지 작동하기에 충분한 토크를 가지고 있음을 알 수 있습니다. 안정적인 작동을위한 비결은 400Hz와 같은 곳에서 램프를 시작한 다음 최대 700Hz까지 올리는 것입니다. 목표 위치에 접근 할 때까지 속도를 유지하십시오.

그런 다음 700Hz에서 450Hz로 부드럽게 감속합니다. 목표 위치에 여전히 도달하지 못하면 모터를 해당 속도로 유지하십시오. 그런 다음 450Hz에서 중지 할 수 있습니다. 모든 진동 원이 소실되도록 모터에 최대 전류 / 전압을 0.1 초에서 1 초 동안 유지하십시오.

선형 램프를 생성하기가 더 쉽습니다. 그러나 최적은 "S"모양입니다. 안전 주파수에서 시작하여 처음에는 천천히 증가하고 최대에 도달 할 때까지 속도를 기하 급수적으로 증가시키는 속도를 변경하십시오.

감속 시간이되면 동일한 알고리즘이 적용되어 속도가 느리게 감소하고 속도가 감소하는 속도를 기하 급수적으로 변경하고 안전 속도에 도달하면 속도 감소를 중지하여 모터를 갑자기 정지시킵니다.

motorola 68HC05 마이크로 컨트롤러를 사용하여 모든 작업을 수행하는 실제 코드는 약 500 바이트를 사용했습니다 (내부 EPROM은 총 8K, RAM은 128 바이트). 어셈블러로 작성되었습니다.

마이크로 스테핑 용 하드웨어가 있다면 소음과 진동에 대한 언급은 모두 무시해도됩니다. 일반적인 최대 속도를 초과하려면 여전히 "S"모양 가속이 필요합니다. 그러나 속도에 상관없이 진동이 없기 때문에 원하는만큼 감속을 낮출 수 있습니다.

구형파 드라이브에서 배운 교훈은 여전히 ​​참여합니다. 즉, 목적지에 도달하는 가장 효율적인 방법으로, 모터 토크가 갑작스러운 정지 및 시작에 충분한 지점 바로 아래의 주파수에 감속을 원합니다.