статор можна розглядати як пружинний маятник, частота коливань якого залежить від моменту інерції ротора (плюс навантаження) і величини магнітного поля. Зважаючи складної конфігурації магнітного поля, резонансна частота ротора залежить від амплітуди коливань. При зменшенні амплітуди частота зростає, наближаючись до малоамплітудної частоті, яка більш просто обчислюється кількісно. Ця частота залежить від кута кроку і від ставлення моменту утримання до моменту інерції ротора. Більший момент утримання і менший момент інерції призводять до збільшення резонансної частоти. p> Резонансна частота обчислюється за формулою:
F0 = (N * TH/(JR + JL)) 0.5/4 * pi
де F0 - резонансна частота, N - число повних кроків на оборот, TH - момент утримання для використовуваного способу управління і струму фаз, JR - момент інерції ротора, JL - момент інерції навантаження.
Необхідно зауважити, що резонансну частоту визначає момент інерції власне ротора двигуна плюс момент інерції навантаження, підключеного до валу двигуна. Тому резонансна частота ротора ненавантаженого двигуна, яка іноді наводиться серед параметрів, має маленьку практичну цінність, так як будь-яка навантаження, під'єднана до двигуна, змінить цю частоту. На практиці ефект резонансу призводить до труднощів при роботі на частоті, близькій до резонансної. Момент на частоті резонансу дорівнює нулю і без прийняття спеціальних заходів кроковий двигун не може при розгоні пройти резонансну частоту. У будь-якому випадку, явище резонансу здатне істотно погіршити характеристики точності приводу. p> У системах з низьким демпфіруванням існує небезпека втрати кроків або підвищення галасу, коли двигун працює поблизу резонансної частоти. У деяких випадках проблеми можуть виникати і на гармоніках частоти основного резонансу. p> Коли використовується не мікрошаговий режим, основною причиною появи коливань є переривчасте обертання ротора. При здійсненні кроку ротору поштовхом повідомляється деяка енергія. Цей поштовх збуджує коливання. Енергія, яка повідомляється ротору в полушаговом режимі, становить близько 30% від енергії повного кроки. Тому в полушаговом режимі амплітуда коливань істотно менше. У мікрошаговий режимі з кроком 1/32 основного при кожному мікрошаге повідомляється всього близько 0.1% від енергії повного кроки. Тому в мікрошаговий режимі явище резонансу практично непомітно. p> Для боротьби з резонансом можна використовувати різні методи. Наприклад, застосування еластичних матеріалів при виконанні механічних муфт зв'язку з навантаженням. Еластичний матеріал сприяє поглинанню енергії в резонансної системі, що призводить до загасання паразитних коливань. Іншим способом є застосування в'язкого тертя. Випускаються спеціальні демпфери, де всередині порожнього циліндра, заповненого в'язкої кремнийорганической мастилом, може обертатися металевий диск. При обертанні цієї системи з прискоренням диск відчуває в'язке тертя, що ефек тивно демпфує систему. Існують електричні методи боротьби з резонансом. Коливний ротор призводить до виникнення в обмотках статора ЕРС. Якщо закоротити обмотки, які на даному кроці не використовуються, це призведе до демпфіруванню резонансу. І, нарешті, існують методи боротьби з резонансом на рівні алгоритму роботи драйвера. Наприклад, можна використовувати той факт, що при роботі з двома включеними фазами резонансна частота приблизно на 20% вище, ніж з одного включеної фазою. Якщо резонансна частота точно відома, то її можна проходити, змінюючи режим роботи. Якщо це можливо, при старті і зупинці потрібно використовувати частоти вище резонансною. Збільшення моменту інерції системи ротор-навантаження зменшує резонансну частоту. Однак, найефективнішою мірою для боротьби з резонансом є застосування мікрошаговий режиму.
Чим же його годувати?
Для живлення звичайного двигуна постійного струму потрібно лише джерело постійної напруги, а необхідні комутації обмоток виконуються колектором. З кроковим двигуном все складніше. Всі комутації повинен виконувати зовнішній контролер. В даний час приблизно в 95% випадків для керування кроковими двигунами використовуються мікроконтролери. У простому випадку для управління кроковим двигуном в полношаговом режимі потрібні всього два сигнали, зсунуті по фазі на 90 градусів. Напрямок обертання залежить від того, яка фаза випереджає. Швидкість визначається часоти проходження імпульсів. У полушаговом режимі все трохи складніше і потрібно вже мінімум 4 сигналу. Всі сигнали управління кроковим двигуном можна сформувати програмно, однак це викличе велике завантаження мікроконтролера. Тому частіше застосовують спеціальні мікросхеми драйверів крокової двигуна, які зменшують кількість необхідних від процесора динамічних сигналів. Типово ці мікросхеми вимагають тактову частоту, яка є частотою повторення кроків і статичний сигнал, який задає напрямок. Іноді ще присутній сигнал включення полушагового режиму. Д...
