Ustrezna izbira gonilnika za koračni motor

Vemo že, da koračni motor deluje s pomočjo gonilnika. Pa je vsak gonilnik primeren za vsak koračni motor? V prispevku bomo preverili, kako izbrati gonilnik za koračni motor in na kaj biti pozorni, da bosta združljiva in da bo delovanje nemoteno.

Neusklajeni koračni motorji in gonilniki lahko povzročijo več kot zgolj razočaranje zaradi nedelovanja – predvsem poškodbo motorja in/ali gonilnika.

Preverite specifikacije gonilnika (Stepper motor driver)

Dva najpomembnejša parametra pri specifikacijah gonilnika, ki ju morate spoznati, sta:

• Napetost – največja napetost, ki jo gonilnik lahko dovaja motorju (Stepper motor Driver Poscope ima npr. najvišjo napetost 6 V, kar je precej)
• Neprekinjen tok – največji tok, ki ga gonilnik lahko dovaja motorju.

“Maksimalne” vrednosti toka se ne uporabljajo za koračne motorje. Vedno upoštevajte “neprekinjeno” trenutno oceno.

Preverite specifikacije koračnega motorja

Prav tako boste morali poznati električne specifikacije motorja. Obstajata 2 kritična parametra:

• Število amperov na fazo – to je največji tok, ki ga lahko navitja motorja prenesejo brez pregrevanja.
• Upor na fazo – to je upor vsake faze.

Pogosto je navedena nazivna napetost. Običajno se izračuna iz zgornjih dveh – vendar ne vedno. Bolje je, da jo sami izračunate iz zgornjih parametrov z uporabo Ohmovega zakona.

Upoštevajte Ohmov zakon!

Faze koračnega motorja so induktorji, zato se bodo uprli hitrim spremembam toka. Toda na koncu vsakega koraka ali ko se ne premikajo, se obnašajo kot čista uporovna obremenitev in se bodo obnašali v skladu z Ohmovim zakonom.

Mirno stanje je tudi takrat, ko koračni motor potegne najvišji tok. Ohmov zakon nam torej omogoča, da uporabimo specifikacije motorja za izračun trenutnih zahtev gonilnika.

Napetost = tok x upor ali Tok = napetost / upor

Te formule je treba strogo uporabljati za vse koračne krmilnike s konstantno napetostjo. To vključuje tako motorna ščita V1 in V2 podjetja Adafruit in skoraj vse druge krmilnike, ki temeljijo na L293D. Toda nekateri motorji imajo zelo nizko upornost tuljave. Po strogem upoštevanju teh formul bo pogonska napetost manjša od 5 V in zmogljivost ne bo dobra. Ta tip motorja ni primeren za gonilnik s konstantno napetostjo. Ti motorji zahtevajo bolj specializiran krmilnik.

Shema računanja z Ohmovim zakonom (VIR 1)

Kaj pa če zakona ne upoštevate?

Ohmovega zakona ni mogoče goljufati. Če poskusite, z rezultati pač ne boste zadovoljni. Vendar pa tukaj delujejo tudi nekateri drugi zakoni. Tuljave koračnega motorja ustvarjajo magnetno polje, ko so pod napetostjo. Po Faradayevem zakonu spreminjajoče se magnetno polje inducira tok v tuljavi. In po Lenzovem zakonu bo ta tok v obratni smeri od toka, ki ustvarja polje. Ta povratni tok je znan kot “Povratna elektromotorna sila” ali “Povratna EMF”.

Ta povratna EMF poveča “impedanco” ali učinkovito upornost tuljave. Ohmov zakon torej še vedno velja – vendar za to impedanco, ne za preprosto fazno upornost. Ta impedanca omejuje pretok toka skozi tuljavo na začetku vsakega koraka.

„Helikopterski“ gonilniki

Pretvornik ali stalni tok kompenzira povratni EMF tako, da poganja motor z višjo napetostjo. Ni nenavadno, da se koračni motorji poganjajo pri večkratni nazivni napetosti z uporabo „helikopterskega“ gonilnika.

Da bi bile stvari varne pri teh višjih napetostih, „helikopterski“ gonilnik spremlja tudi tok, ki se dovaja motorju, in ga “seka”, preden preseže vnaprej nastavljeno raven.

Z zagonom pri višji napetosti lahko tak gonilnik odda več toka na tuljave na začetku koraka, kar poveča razpoložljivi navor. Poleg dodajanja navora pri nižjih vrtljajih to omogoča tudi višje najvišje hitrosti. Izbira „helikopterskega“ gonilnika in njegova konfiguracija za določen motor pa zahteva dobro razumevanje tako motorja kot krmilnika.

VIR (1) Engineer Fix