גורמים ופתרונות ליציאה מקצב מנוע צעד

בפעולה רגילה, ה-מנוע צעדזז זווית צעד אחד, כלומר צעד אחד קדימה, עבור כל פולס בקרה שמתקבל. אם פולסי בקרה מוזנים ברציפות, המנוע מסתובב ברציפות בהתאם. יציאה ממדרגה של המנוע כוללת אובדן צעד וחריגה. כאשר המדרגה אובדת, מספר הצעדים שמתקדם על ידי הרוטור קטן ממספר הפולסים; כאשר המדרגה חוצה, מספר הצעדים שמתקדם על ידי הרוטור גדול ממספר הפולסים. מספר הצעדים עבור אובדן צעד אחד וחריגה שווה לכפולה שלמה של מספר הפעימות הרצפות. אובדן צעד חמור יגרום לרוטור להישאר במיקום אחד או לרטוט סביב מיקום אחד, וחריגה חמורה של הצעד תגרום למנוע לחריגה.

אובדן צעד, סיבה ואסטרטגיה

(1) תאוצת הרוטור איטית יותר מהשדה המגנטי המסתובב שלמנוע צעד

הֶסבֵּר:

כאשר תאוצת הרוטור איטית יותר מהשדה המגנטי המסתובב של מנוע הצעד, כלומר נמוכה ממהירות שינוי הפאזה, מנוע הצעד יוצר חוסר צעד. הסיבה לכך היא קלט כוח לא מספק למנוע ומומנט הסנכרון שנוצר במנוע הצעד אינו מאפשר למהירות הרוטור לעקוב אחר מהירות הסיבוב של השדה המגנטי של הסטטור, ובכך גורם לחוסר צעד. מכיוון שמומנט המוצא הדינמי של מנוע צעד יורד ככל שתדירות הפעולה הרציפה עולה, כל תדר פעולה גבוה מזה יגרום לאובדן צעד. אובדן צעד זה מצביע על כך שלמנוע הצעד אין מספיק מומנט ואין לו מספיק קיבולת גרירה.

פִּתָרוֹן:

א. להגדיל את המומנט האלקטרומגנטי שנוצר על ידי מנוע הצעד עצמו. ניתן להגדיל את זרם ההנעה בטווח הזרם המדורג; אם המומנט בטווח התדרים הגבוהים אינו מספיק, ניתן לשפר את מתח ההנעה של מעגל ההנעה; להחליף לשימוש במנוע צעד בעל מומנט גדול וכו'. ב. כדי להפחית את הצורך של מנוע הצעד להתגבר על המומנט. ניתן לעשות זאת על ידי הפחתה מתאימה של תדר הפעולה של המנוע על מנת להגדיל את מומנט המוצא של המנוע; הגדרת זמן תאוצה ארוך יותר כך שהרוטור יקבל אנרגיה מספקת.

(2) המהירות הממוצעת של הרוטור גבוהה ממהירות הסיבוב הממוצעת של השדה המגנטי של הסטטור

הֶסבֵּר:

המהירות הממוצעת של הרוטור גבוהה ממהירות הסיבוב הממוצעת של השדה המגנטי של הסטטור. כאשר הסטטור מופעל ומעורר למשך פרק זמן ארוך יותר מהזמן הנדרש לרוטור להתקדם, הרוטור צובר אנרגיה רבה מדי במהלך תהליך הצעידה, מה שגורם למומנט המוצא המופק על ידי מנוע הצעד לגדול, ובכך לגרום למנוע לצעוד יתר על המידה. כאשר מנוע הצעד משמש להנעת המנגנונים הגורמים לעומס לנוע למעלה ולמטה, סביר יותר שתיווצר תופעת הצעידה היתרה, הנובעת מכך שהמומנט הנדרש למנוע פוחת כאשר העומס נע כלפי מטה.

פִּתָרוֹן:

הפחת את זרם ההנעה של מנוע הצעד על מנת להפחית את מומנט המוצא של מנוע הצעד.

(3) אינרציה של המנוע צעדוהעומס שהוא נושא

הֶסבֵּר:

בשל האינרציה של מנוע הצעד עצמו והעומס שהוא נושא, לא ניתן להפעיל ולעצור את המנוע באופן מיידי במהלך הפעולה, אך מתרחש אובדן צעד במהלך ההתנעה וחריגה מתרחשת במהלך העצירה.

פִּתָרוֹן:

באמצעות תהליך האצה והאטה, כלומר התחלה במהירות נמוכה יותר, לאחר מכן האצה הדרגתית לפעולה במהירות מסוימת, ולאחר מכן האטה הדרגתית עד לעצירה. בקרת האצה והאטה סבירה וחלקה היא המפתח להבטחת פעולה אמינה, יעילה ומדויקת של מערכת הנעת הצעדים.

(4) תהודה של מנוע צעד

הֶסבֵּר:

תהודה היא גם סיבה לאי-צעד. כאשר מנוע הצעד פועל באופן רציף, אם תדר פעימת הבקרה שווה לתדר הפנימי של מנוע הצעד, תתרחש תהודה. בתוך פרק זמן של פעימת בקרה אחת, הרטט אינו מוחלש מספיק, והפעימה הבאה מגיעה, ולכן השגיאה הדינמית ליד תדר התהודה היא הגדולה ביותר ותגרום למנוע הצעד לאבד צעד.

פִּתָרוֹן:

יש להפחית כראוי את זרם ההינע של מנוע הצעד; להשתמש בשיטת הנעה משולבת; להשתמש בשיטות ריסון, כולל שיטת ריסון מכנית. כל השיטות הנ"ל יכולות לבטל ביעילות את תנודות המנוע ולמנוע את תופעת חוסר הסטייה.

(5) אובדן דופק בעת שינוי כיוון

הֶסבֵּר:

מוכח שהוא מדויק בכל כיוון, אך הוא צובר סטייה ברגע שמשנים את הכיוון, וככל שמשנים אותו יותר פעמים, כך הוא סוטה יותר.

פִּתָרוֹן:

להנעת צעד באופן כללי יש דרישות מסוימות לאותות כיוון ופולס, כגון: כיוון האות בפולס הראשון לאורך הקצה העולה או הקצה היורד (דרישות הנעה שונות אינן זהות) יש לקבוע מספר מיקרו-שניות לפני הגעתו, אחרת יהיה צורך לפנות לכיוון ההפוך בזווית הפעולה של הפולס. לבסוף, תופעת הכשל מתבטאת בכך שככל שההטיה גבוהה יותר, כך הפירוק קטן יותר ובולט יותר. הפתרון משמש בעיקר לשינוי הלוגיקה של שליחת פולס באמצעות תוכנה. הפתרון הוא בעיקר להשתמש בתוכנה לשינוי הלוגיקה של שליחת פולסים או להוסיף עיכוב.

(6) פגמי תוכנה

הֶסבֵּר:

נהלי בקרה המובילים לאיבוד שלב אינם נדירים, הצורך לבדוק את תוכנית הבקרה אינו מהווה בעיה.

פִּתָרוֹן:

אם לא ניתן למצוא את הגורם לבעיה במשך זמן מה, ישנם גם מהנדסים שיאפשרו למנוע הצעד לפעול למשך זמן מה כדי למצוא מחדש את נקודת הביות המקורית.