استپر موتور در حالت میکرواستپ
نحوه‌ی عملکرد استپر موتور در حالت میکرو استپ و فواید آن

میکرو استپینگ به چه معناست!؟

میکرواستپینگ روشی برای کنترل استپر موتورهاست که به منظور دستیابی به رزولوشن حرکتی بالا و حرکتی نرم تر خصوصا در سرعتهای پایین، استفاده میشود. استپرها در گام‌هایی گسسته و یا درکسری از یک دور حرکت میکنند. به عنوان مثال یک استپر با زاویهی چرخش ۱٫۸ درجه برای طی کردن یک چرخش کامل موتور ۲۰۰ استپ (۱٫۸ ÷ ۳۶۰) انجام می‌دهد. این حرکت گسسته بدان معنی است که چرخش موتور کاملاً نرم نیست و هرچقدر چرخش کندتر انجام شود استپر با لرزش بیشتری حرکت می‌کند.

یکی از راه های کاهش لرزش در سرعت های پایین ، کاهش تعداد گام‌های موتور یا اصطلاحا استفاده از میکرو استپ است.

میکرواستپینگ هر گام کامل (Full Step) را به گام‌های کوچکتری  تقسیم می کند تا به چرخش نرم استپر در سرعت پایین کمک کند. به عنوان مثال ، یک گام ۱٫۸ درجه می تواند تا ۲۵۶ بار تقسیم شده و چرخشی با زاویه‌ی  ۰٫۰۰۷ درجه یا ۵۱،۲۰۰ میکرو استپ در هر دور را فراهم می کند.

دستیابی به حرکت میکرواستپینگ با استفاده از مفهومی به نام مدولاسیون پهنای پالس (PWM) انجام می‌شود. در این روش در فرکانسی ثابت ، ولتاژ برای کنترل جریان سیم پیچ‌ها مدوله میشود.

سازندگان موتور باید عملکرد استپر در حالت میکرو استپ را در نظر گرفته و محدود شدن به سرعت حالت گام کامل (Full Step) را رفع کنند.

همانطور که در نمودار زیر مشخص شده است درایور به صورت الکترونیکی هر مرحله از گام کامل (Full Step) را به چندین میکرو استپ تقسیم می‌کند و در هر دو حالت برآیند مسافت طی شده یکسان است.

استپر موتور در حالت میکرواستپ

در حالی که حرکت در حالت میکرو استپ ، میزان تولید گشتاور ،حرکت در سرعت کم و رزونانس را بهبود می‌دهد، محدودیت‌های موجود در طراحی موتور از رسیدن صد در صد به این ویژگی‌های مطلوب نیز جلوگیری می‌کند.

تاثیر حالت میکرو استپ بر گشتاور موتور

میزان گشتاور تولید شده از یک استپر در حالت میکرو استپ در حدود ۷۰ درصد گشتاور تولید شده در حالت گام کامل است. در بعضی موارد میکرواستپ جایگزین مناسبی برای چرخ دنده‌های مکانیکی محسوب می‌شود. زیرا باعث ایجاد لقی (backlash) یا کاهش حداکثر سرعت سیستم نمی‌شود. با این وجود ،گیربکس مکانیکی گشتاور تولیدی موتور را چندین برابر کرده و قابلیت حفظ موقعیت آن را افزایش می‌دهد. در جدول زیر تأثیر چشمگیر گشتاور افزایشی بر میکرو استپ به عنوان تابعی از تعداد میکرواستپ بر گام کامل نشان داده شده است.

 

استپر موتور در حالت میکرواستپ

در نتیجه اگر گشتاور بار به علاوه اصطکاک و گشتاور نگهدارنده‌ی موتور بیش از گشتاور افزایشی در حالت میکرواستپ باشد، تعداد قابل توجهی میکرو استپ قبل از شروع حرکت باید انجام شود.

نتیجه گیری

به طور خلاصه اگرچه راه اندازی استپر در حالت میکرو استپینگ امکان ایجاد حرکتی نرم با رزولوشن بالا می‌دهد اما باعث کاهش دقت در برخی پارامترهای مربوط به حرکت از جمله گشتاور می‌شود.
با این تفاسیر کاهش صدا ، لرزش و نویز الکترومغناطیسی یک مزیت واقعی محسوب می‌شود. علاوه بر این مزایا انتقال گشتاور نیز بسیار نرم تر بوده و همین امر به کاهش مشکلات ناشی از رزونانس می‌شود.