Step motorların farklı sürüş modları nelerdir?

Merhaba dostlar, tam adım, yarım adım ve mikroadım, motor fazlarına hangi sırayla ve hangi büyüklükte akım uygulanacağını belirleyen sürüş biçimleridir. Step motorun çalışma prensibinde rotor bu akımların oluşturduğu manyetik alanı takip eder. Seçilen mod, komut çözünürlüğünü, hareketin akıcılığını ve titreşim davranışını etkiler.

Tek faz enerjili ve iki faz enerjili sürüş, tam adımın farklı uygulamalarıdır; bunları tam adımın yanında tamamen ayrı çözünürlük sınıfları gibi saymak kafa karıştırır. Buradaki örnekler iki fazlı, 1,8° hibrit motor içindir. Step motor bilgi havuzundaki diğer açıklamalar farklı motor ve sürücü yapılarını tamamlar.

Tam adım: Tek faz ve iki faz enerjili sürüş

Tek faz enerjili sürüş — wave drive: Bir anda yalnız bir faz akım taşır. Temsili sıra A+, B+, A−, B− şeklindedir. İki faz enerjili tam adımda ise A ve B birlikte akım taşır; akım yönleri sırayla değiştirilir. A+/B+, A−/B+, A−/B−, A+/B− buna bir örnektir. Artı ve eksi işaretleri faz akımının yönünü anlatır; kontrol girişlerinin isimleri değildir.

İki biçimde de bu motorun temel adım aralığı 1,8°, bir turu 200 tam adım olur; başlangıçtaki denge konumları farklı olabilir. Aynı faz akımıyla iki fazı enerjilendirmek daha güçlü bir manyetik bileşke oluşturabilir, ancak bakır kaybını da artırır. Akım kontrollü sürücü akım seviyelerini ölçekleyebilir. “Tam adım her koşulda en yüksek torku verir” şeklinde evrensel bir sonuç çıkarılmaz.

Yarım adım: Araya yeni konumlar eklemek

Yarım adım, tam adım konumları arasına birer ara konum ekler. Örnekte komut aralığı 0,9°, pals ihtiyacı 400 pals/tur olur. Geleneksel sırada tek faz ve iki faz enerjili durumlar dönüşümlü kullanılır. Faz akımları aynı tutulursa manyetik alanın büyüklüğü değişir; akım telafili yarım adım bu değişimi azaltmak için seviyeleri ayarlar.

Bu nedenle yarım adımın torku için bütün sürücülere uygulanabilecek sabit bir azalma yüzdesi yoktur. Tork değerlendirmesinde faz akımı, sürücünün yöntemi ve hız birlikte incelenir. Daha küçük adım aralığı, yük altında aynı büyüklükte gerçek hareket garantisi değildir.

Mikroadım: Faz akımlarını kademeli değiştirmek

Mikroadımlama, faz akımlarının oranını küçük aralıklarla değiştirir. İdeal iki fazlı modelde IA = Imax × cos φ ve IB = Imax × sin φ kullanılır. Buradaki φ, elektriksel alan açısıdır; motor milinin mekanik açısıyla aynı değildir. Bir tam adımın 1/16'sı, örnekte 0,1125° komut aralığı verir; bir tur için 3200 pals gerekir.

STEP/DIR arayüzünde pals, sürücüye bir komut artımı verir. Sürücünün PWM/chopper anahtarlaması ise faz akımını düzenler. STEP frekansı ile PWM frekansı farklıdır. Bobinler, kontrolörün STEP çıkışına doğrudan bağlanmaz.

Mikroadım doğruluğu ve tork hakkında iki yanılgı

Komut çözünürlüğü arttığında konum doğruluğu aynı oranda artmaz. Motor toleransları, sürtünme, yük ve sürücünün akım düzenleme kalitesi sonucu etkiler. Rotor küçük komutları biriktirip daha sonra hareket edebilir. 1/16 mikroadım, toplam çalışma torkunun 1/16'ya düşmesi demek değildir. Bir mikroadımın oluşturduğu artımsal konum değiştirme etkisi ile toplam dönme torku ayrılır.

Mikroadımlama titreşimi ve sesi azaltabilir; yine de rezonans veya adım kaçırmayı her koşulda ortadan kaldırmaz. Enkoderli step motor uygun sürücüyle konum geri beslemesi sağlayabilir. Kapalı çevrim ve mikroadımlama birbirinin alternatifi değildir; birlikte kullanılabilir.

Aynı hız için pals frekansı değişir

300 dev/dak komut edilen 1,8° motor için, elektronik dişli ve interpolasyon bulunmadığında tam adımda 1000 Hz, yarım adımda 2000 Hz, 1/16 mikroadımda 16.000 Hz gerekir. Hız ve pozisyon kontrolünde hem pals/tur ayarı hem kontrolörün frekans sınırı hesaba katılır. Aynı 1000 Hz korunursa 1/16 modunda hız 18,75 dev/dak olur.

Akım sönümleme modu, adım bölüntüsü değildir

Bazı sürücülerde slow decay, fast decay ve mixed decay seçenekleri bulunur. Bunlar akımın azaltıldığı bölümde güç devresinin nasıl çalışacağını belirler; tam adım veya 1/16 gibi çözünürlük ayarı değildir. Sönümleme seçimi akım dalgalanmasını, sesi ve akımın hedefi takip etmesini etkileyebilir. Her motor ve hız için tek bir “en iyi decay” ayarı yoktur.

Besleme gerilimi, sargı endüktansı ve faz akımı birlikte değerlendirilir. Güç kaynağı yük altında yeterli olmalı; ısı yönetiminde motor ve sürücü sınırlarına uyulmalıdır. Daha fazla mikroadım, otomatik olarak daha düşük sıcaklık anlamına gelmez.

Uygulamada sürüş modu nasıl seçilir?

Uygulamanın ihtiyacını temel alın: düşük hızda akıcı hareket, mekanik titreşim ve kullanılabilir kontrol frekansı önemlidir. Motor ve sürücü seçerken sadece en yüksek mikroadım rakamına bakmayın. Mekanik kontrol yapılmadan boşluk veya kaplin sorunlarını yazılım ayarıyla çözmeye çalışmak sonuç vermeyebilir.

Teknik kaynaklar: Analog Devices — mikroadımlama ve doğruluk; Texas Instruments — DRV8825 faz akımı tablosu ve decay modları.