สาเหตุและวิธีแก้ไขปัญหามอเตอร์สเต็ปเปอร์ทำงานไม่ตรงจังหวะ

ในสภาวะการทำงานปกติมอเตอร์สเต็ปเปอร์มอเตอร์สเต็ปปิ้งจะเคลื่อนที่ไปข้างหน้าหนึ่งขั้น (หนึ่งมุม) ต่อการได้รับพัลส์ควบคุมแต่ละครั้ง หากป้อนพัลส์ควบคุมอย่างต่อเนื่อง มอเตอร์ก็จะหมุนอย่างต่อเนื่องตามไปด้วย การหมุนผิดจังหวะของมอเตอร์สเต็ปปิ้งนั้นรวมถึงการหมุนผิดขั้นและการหมุนเกินขั้น เมื่อหมุนผิดขั้น จำนวนขั้นที่โรเตอร์หมุนไปจะน้อยกว่าจำนวนพัลส์ เมื่อหมุนเกินขั้น จำนวนขั้นที่โรเตอร์หมุนไปจะมากกว่าจำนวนพัลส์ จำนวนขั้นสำหรับการหมุนผิดขั้นและการหมุนเกินขั้นหนึ่งครั้งจะเท่ากับจำนวนเต็มเท่าของจำนวนรอบการทำงาน การหมุนผิดขั้นอย่างรุนแรงจะทำให้โรเตอร์หยุดนิ่งอยู่ในตำแหน่งเดียวหรือสั่นรอบตำแหน่งเดียว และการหมุนเกินขั้นอย่างรุนแรงจะทำให้มอเตอร์หมุนเกินเป้าหมาย

สาเหตุและกลยุทธ์ของการพลาดขั้นตอน

(1) ความเร่งของโรเตอร์ช้ากว่าสนามแม่เหล็กหมุนของมอเตอร์สเต็ปเปอร์

คำอธิบาย:

เมื่อความเร่งของโรเตอร์ช้ากว่าสนามแม่เหล็กหมุนของสเต็ปเปอร์มอเตอร์ กล่าวคือ ต่ำกว่าความเร็วในการเปลี่ยนเฟส สเต็ปเปอร์มอเตอร์จะเกิดการแกว่งนอกจังหวะ นี่เป็นเพราะกำลังไฟฟ้าที่ป้อนเข้ามอเตอร์ไม่เพียงพอ และแรงบิดซิงโครไนซ์ที่เกิดขึ้นในสเต็ปเปอร์มอเตอร์ไม่ยอมให้ความเร็วของโรเตอร์ตามความเร็วในการหมุนของสนามแม่เหล็กสเตเตอร์ ทำให้เกิดการแกว่งนอกจังหวะ เนื่องจากแรงบิดเอาต์พุตแบบไดนามิกของสเต็ปเปอร์มอเตอร์จะลดลงเมื่อความถี่ในการทำงานต่อเนื่องเพิ่มขึ้น ความถี่ในการทำงานใดๆ ที่สูงกว่านั้นจะทำให้เกิดการสูญเสียจังหวะ การสูญเสียจังหวะนี้บ่งชี้ว่าสเต็ปเปอร์มอเตอร์มีแรงบิดไม่เพียงพอและมีกำลังลากไม่เพียงพอ

สารละลาย:

ก. เพิ่มแรงบิดแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากมอเตอร์สเต็ปปิ้งเอง สามารถทำได้โดยการเพิ่มกระแสขับในช่วงกระแสพิกัด หากแรงบิดไม่เพียงพอในช่วงความถี่สูง สามารถเพิ่มแรงดันขับของวงจรขับ หรือเปลี่ยนไปใช้มอเตอร์สเต็ปปิ้งที่มีแรงบิดสูง เป็นต้น ข. ลดแรงบิดที่มอเตอร์สเต็ปปิ้งต้องเอาชนะ สามารถทำได้โดยการลดความถี่ในการทำงานของมอเตอร์อย่างเหมาะสมเพื่อเพิ่มแรงบิดเอาต์พุตของมอเตอร์ หรือตั้งค่าเวลาเร่งความเร็วให้ยาวขึ้นเพื่อให้โรเตอร์ได้รับพลังงานเพียงพอ

(2) ความเร็วเฉลี่ยของโรเตอร์สูงกว่าความเร็วการหมุนเฉลี่ยของสนามแม่เหล็กสเตเตอร์

คำอธิบาย:

ความเร็วเฉลี่ยของโรเตอร์จะสูงกว่าความเร็วเฉลี่ยของการหมุนของสนามแม่เหล็กสเตเตอร์ เมื่อสเตเตอร์ได้รับพลังงานและถูกกระตุ้นเป็นเวลานานกว่าเวลาที่โรเตอร์ใช้ในการหมุนแต่ละขั้น โรเตอร์จะได้รับพลังงานมากเกินไปในระหว่างกระบวนการหมุน ซึ่งทำให้แรงบิดที่ผลิตโดยมอเตอร์สเต็ปปิ้งเพิ่มขึ้น ส่งผลให้มอเตอร์หมุนเกินขั้น เมื่อใช้มอเตอร์สเต็ปปิ้งในการขับเคลื่อนกลไกที่ทำให้โหลดเคลื่อนที่ขึ้นลง มีโอกาสเกิดปรากฏการณ์หมุนเกินขั้นได้มากขึ้น เนื่องจากแรงบิดที่มอเตอร์ต้องการจะลดลงเมื่อโหลดเคลื่อนที่ลง

สารละลาย:

ลดกระแสไฟฟ้าที่จ่ายให้กับมอเตอร์สเต็ปปิ้ง เพื่อลดแรงบิดเอาต์พุตของมอเตอร์สเต็ปปิ้ง

(3) ความเฉื่อยของมอเตอร์สเต็ปปิ้งและภาระที่มันแบกรับ

คำอธิบาย:

เนื่องจากแรงเฉื่อยของมอเตอร์สเต็ปปิ้งเองและภาระที่มันรับ ทำให้มอเตอร์ไม่สามารถเริ่มและหยุดได้ทันทีในระหว่างการทำงาน แต่จะเกิดการสูญหายของขั้นบันไดในระหว่างการเริ่ม และเกิดการก้าวเกินในระหว่างการหยุด

สารละลาย:

กระบวนการเร่งความเร็วและลดความเร็ว กล่าวคือ เริ่มต้นที่ความเร็วต่ำ จากนั้นค่อยๆ เร่งความเร็วไปจนถึงความเร็วที่กำหนด แล้วค่อยๆ ลดความเร็วลงจนหยุด การควบคุมการเร่งความเร็วและลดความเร็วที่เหมาะสมและราบรื่นเป็นกุญแจสำคัญในการรับประกันการทำงานที่เชื่อถือได้ มีประสิทธิภาพ และแม่นยำของระบบขับเคลื่อนสเต็ปเปอร์

(4) การสั่นพ้องของมอเตอร์สเต็ปปิ้ง

คำอธิบาย:

ปรากฏการณ์เรโซแนนซ์ก็เป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้มอเตอร์สเต็ปเปอร์หมุนผิดจังหวะเช่นกัน เมื่อมอเตอร์สเต็ปเปอร์ทำงานอย่างต่อเนื่อง หากความถี่ของพัลส์ควบคุมเท่ากับความถี่ภายในของมอเตอร์สเต็ปเปอร์ จะเกิดเรโซแนนซ์ขึ้น ภายในช่วงเวลาของพัลส์ควบคุมหนึ่งพัลส์ การสั่นสะเทือนจะไม่ลดลงอย่างเพียงพอ และเมื่อพัลส์ถัดไปมาถึง ข้อผิดพลาดทางไดนามิกใกล้ความถี่เรโซแนนซ์จะมีค่ามากที่สุด ซึ่งจะทำให้มอเตอร์สเต็ปเปอร์หมุนผิดจังหวะ

สารละลาย:

ลดกระแสขับของมอเตอร์สเต็ปเปอร์อย่างเหมาะสม ใช้ระบบขับเคลื่อนแบบแบ่งย่อย และใช้วิธีการหน่วงต่างๆ รวมถึงวิธีการหน่วงเชิงกล วิธีการทั้งหมดข้างต้นสามารถกำจัดอาการสั่นของมอเตอร์และหลีกเลี่ยงปรากฏการณ์การก้าวพลาดได้อย่างมีประสิทธิภาพ

(5) การสูญเสียชีพจรเมื่อเปลี่ยนทิศทาง

คำอธิบาย:

ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่ามีความแม่นยำในทุกทิศทาง แต่จะเริ่มเกิดความคลาดเคลื่อนเมื่อเปลี่ยนทิศทาง และยิ่งเปลี่ยนทิศทางบ่อยเท่าไร ความคลาดเคลื่อนก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

สารละลาย:

โดยทั่วไปแล้ว การขับเคลื่อนสเต็ปเปอร์มอเตอร์นั้นมีข้อกำหนดบางประการเกี่ยวกับทิศทางและสัญญาณพัลส์ เช่น ทิศทางของสัญญาณในพัลส์แรกต้องเป็นไปตามขอบขาขึ้นหรือขอบขาลง (ข้อกำหนดของไดรฟ์แต่ละตัวไม่เหมือนกัน) และต้องกำหนดทิศทางล่วงหน้าไม่กี่ไมโครวินาที มิฉะนั้นมุมการทำงานของพัลส์จะผิดเพี้ยนไปจากที่ต้องการใช้งานจริง และในที่สุดจะเกิดปรากฏการณ์ความผิดพลาดขึ้น ยิ่งผิดเพี้ยนมากเท่าไหร่ ความผิดพลาดก็จะยิ่งชัดเจนมากขึ้นเท่านั้น วิธีแก้ปัญหาหลักๆ คือการใช้ซอฟต์แวร์ในการเปลี่ยนตรรกะการส่งพัลส์หรือเพิ่มการหน่วงเวลา

(6) ข้อบกพร่องของซอฟต์แวร์

คำอธิบาย:

การที่ขั้นตอนการควบคุมเกิดการตกหล่นไม่ใช่เรื่องแปลก การตรวจสอบโปรแกรมควบคุมจึงไม่ใช่ปัญหา

สารละลาย:

หากไม่สามารถหาสาเหตุของปัญหาได้ในระยะเวลาหนึ่ง วิศวกรบางคนจะใช้วิธีปล่อยให้มอเตอร์สเต็ปเปอร์ทำงานเป็นระยะเวลาหนึ่งเพื่อค้นหาจุดเริ่มต้นใหม่