Analizza le basi dei motori passo-passo bipolari
Il motore passo-passo bipolare è costituito da due avvolgimenti. Per far funzionare il motore senza intoppi, le due bobine sono continuamente sinusoidali con una differenza di fase di 90 gradi e il motore passo-passo inizia a ruotare.
In genere, i motori passo-passo non sono pilotati da amplificatori analogici lineari; invece, sono guidati dalla regolazione della corrente PWM per convertire un segnale a onda sinusoidale lineare in segnali lineari discreti. L'onda sinusoidale può essere divisa in più segmenti e man mano che il numero di segmenti aumenta, la forma d'onda continua ad avvicinarsi all'onda sinusoidale. Nelle applicazioni pratiche, il numero di segmenti è compreso tra 4 e 2048 o più e la maggior parte dei circuiti integrati di azionamento stepper utilizza da 4 a 64 segmenti. L'intero azionamento passo-passo, solo una fase è eccitata in ogni momento, la corrente a due fasi si alterna e la direzione corrente cambia, così che vengono generati un totale di quattro stati meccanici del motore passo-passo. L'unità half-step è relativamente più complicata rispetto alla modalità full-step drive. Allo stesso tempo, potrebbe essere necessario energizzare entrambe le fasi, come mostrato nella Figura 1, che raddoppia la risoluzione del motore. Azionamento suddiviso, l'angolo del gradino del rotore del motore diminuirà all'aumentare del numero di suddivisioni e la rotazione del motore diventerà sempre più stabile. Ad esempio, una sequenza di suddivisione a 32 segmenti viene chiamata modalità di azionamento ad otto passaggi.
L'importanza dell'attuale precisione del controllo
La posizione del rotore del motore passo-passo bipolare dipende dalla quantità di corrente che fluisce attraverso i due avvolgimenti della bobina. In generale, gli indicatori principali per la selezione di un motore passo-passo sono il posizionamento meccanico accurato o il controllo preciso della velocità del sistema meccanico. Pertanto, il controllo della precisione della corrente di avvolgimento è molto importante per il buon funzionamento del motore passo-passo.
Nei sistemi meccanici, ci sono due problemi che possono portare a un controllo corrente impreciso:
In caso di funzionamento a bassa velocità o motore passo-passo per il controllo della posizione, il numero di passi di ciascun motore sottosezione è errato, con conseguente posizionamento errato.
A velocità elevate, la non linearità del sistema può causare variazioni della velocità del motore a breve termine, rendendo instabile la coppia e aumentando il rumore e le vibrazioni del motore.
Controllo PWM e modalità di decadimento corrente (DecayMode)
La maggior parte dei circuiti integrati del motore passo-passo fa affidamento sulle caratteristiche di induttanza degli avvolgimenti del motore passo-passo per ottenere la regolazione della corrente PWM. Attraverso il circuito a ponte H composto dai MOSFET di potenza corrispondenti a ciascun avvolgimento, all'avvio del controllo PWM, la tensione di alimentazione viene applicata agli avvolgimenti del motore, generando in tal modo una corrente di azionamento. Quando la corrente raggiunge il valore impostato, il ponte H cambia lo stato del controllo, causando il decadimento della corrente di uscita. Dopo un tempo fisso, un nuovo ciclo PWM ricomincia e l'H-bridge genera nuovamente la corrente della bobina.
Questo processo viene ripetuto per far alzare e abbassare la corrente di avvolgimento. Attraverso il campionamento della corrente e il controllo di stato, il valore di corrente di picco di ciascun segmento può essere regolato e controllato.
Dopo aver raggiunto la corrente di picco prevista, ci sono due modi per controllare l'attenuazione corrente dell'avvolgimento dell'azionamento del ponte H:
Cortocircuitando l'avvolgimento (mentre si accende il MOSFET sul lato basso o alto), la corrente decade lentamente.
Il ponte H inverte la conduzione o consente alla corrente di fluire attraverso il diodo del corpo del MOSFET e la corrente decade rapidamente.
