ステッピングモーターの脱調の一般的な原因の分析と解決策 skysmotor.com
一部の自動制御分野では、依然としてステッピングモーターの使用がかなりの割合を占めており、ステッピングモーターと駆動回路から構成されるオープンループCNCシステムは、その構造が簡単で、価格が安く、性能が信頼できるため、現在多くの分野で使用されています。多くの業界 (産業オートメーション、医療オートメーション、繊維オートメーションなど) で広く使用されています。
ステッピングモーターは正確な位置決めの状況で使用されることが多いため、モーターの脱調を発生しないことが重要です。
デバッグ プロセス中に、ステッピング モーターがステップを失ったり、停止したり、位置が不正確になったりしていることに気付いた場合でも、この状況に遭遇しても心配せず、ステッピング モーターの選択を直接否定せず、冷静に観察する必要があります。この現象の原因を分析し、解決策を見つけてください。
ステッピング モーターの脱調と不正確な位置決めは、通常、次の理由によって発生します：
1. 方向を変えるとパルスが失われるため、どの方向でも正確ですが、方向を変えるとすぐに偏差が蓄積され、方向を変える回数が増えるほど偏差が大きくなります。
2. 始動速度が高すぎ、加速度が大きすぎるため、脱調が発生します。
3. 同期ベルトを使用する場合、ソフトウェアによる補正が多すぎるか、または少なすぎます。
4.ステッピングモーター自体の作動トルクが不十分であり、負荷を駆動するのに十分な能力がありません。
5. コントローラーは干渉により誤動作する可能性があります。
6. ドライバーへの干渉が原因。
7. ソフトウェアの欠陥。
上記の問題を分析すると次のようになります：
1) 一般的なステッピングドライバーには、方向およびパルス信号に対して特定の要件があります。たとえば、方向信号は最初のパルスの立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジの数マイクロ秒前に決定されます (ドライバーごとに要件が異なります)。パルスが実際に必要な方向とは逆の角度で実行されると、偏差がますます大きくなり、細分化がより小さくなり、最終的にはエラー現象が発生します。解決策は主に、ソフトウェアを使用してパルス送信のロジックを変更するか、遅延を追加することです。
2) ステッピングモーターの特性上、特に負荷イナーシャが大きい場合には、初速度をあまり高くすることはできません。同様に、影響を小さくするために、初速度は 1 r/s 以下にすることをお勧めします。加速が大きすぎるとシステムに大きな影響を与え、オーバーシュートが発生しやすくなり、位置決めが不正確になります。モータの正転と逆転の間に一定の休止時間を設けないと、逆転加速度が大きすぎてオーバーシュートが発生します。
3) 実際の状況に応じて補正パラメータ値を調整します (同期ベルトの弾性変形が大きいため、方向を変えるときにある程度の補正を追加する必要があります)。
4) モーター電流とドライバー電圧を適切に増加し (ドライバーとドライバーチップの選択に注意してください)、より大きなトルクを持つモーターを選択します。
5) システム干渉はコントローラやドライバの誤動作の原因となるため、干渉源を特定し、その干渉能力を低減し（シールドする、間隔距離を広げるなど）、伝播経路を遮断し、自分自身の耐干渉能力を向上させます。
一般的な対策:
① 一般電線の代わりに二重パターンシールド線を使用し、システム内で信号線と大電流や電圧変化の大きい電線を分けて配線し、電磁波障害を低減します。
② 電力網からの妨害波を除去するために電源フィルターを使用し、条件が許せば主要な電気機器の入力端子に電源フィルターを追加して、システム内の機器間の干渉を軽減します。
③ 機器間の信号伝送には光電絶縁素子を使用するのがベストですが、パルスや方向信号の信号伝送には条件が許せばディファレンシャルモード＋光電絶縁を使用するのがベストです。
誘導負荷（電磁リレー、電磁弁など）の両端には、抵抗・容量吸収回路や急速放電回路を付加してください。動作周波数が 20KHZ を超える場合、誘導負荷は負荷の開始時に10 ～ 100 倍のピーク電圧を生成する可能性があります。
6) ソフトウェアは、干渉の影響を排除するために何らかのフォールト トレランス処理を実行します。
また、次の原因が考えられます：
原因一：
ロータの加速度がステッピング モーターの回転磁界よりも遅い場合、つまり転流速度よりも低い場合、ステッピング モーターは脱調します。これは、モーターに入力される電気エネルギーが不足し、ステッピングモーターで発生する同期トルクにより、ローターの速度がステーター磁界の回転速度に追従できず、脱調が発生します。
解決方法：
①ステッピングモーター自体が発生する電磁トルクを大きくする。したがって、定格電流範囲内で駆動電流を適切に増加させることができます。また、高周波域のトルクが不足する場合には、駆動回路の駆動電圧を適宜上げて、トルクの大きなステッピングモーターを使用することも可能です。
② ステッピングモーターが克服する必要のあるトルクを低減し、モーターの動作周波数を適切に下げてモーターの出力トルクを増加させることができます。
原因二：
ステッピング モーターとその負荷には慣性があり、ステッピングモーター自体と負荷の慣性により、動作中はすぐに起動、停止できず、起動時に脱調、停止時にオーバーステップが発生します。
解決方法：
加速と減速のプロセス、つまり低速から開始し、徐々に一定の速度まで加速し、その後停止するまで徐々に減速します。
原因三：
ステッピングモーターが共振する
共振も脱調の原因となります。ステッピングモーターは連続運転する場合、制御パルスの周波数がステッピングモーターの固有振動数と等しいと共振が発生します。
解決方法：
一、ステッピングモーターの駆動電流を適切に低減します。
二、セグメンテーション駆動の方法を採用します。
三、ダンピング方式を採用します。機械的な減衰方法を含みます
上記の方法により、モーターの振動を効果的に排除し、ステップの損失を回避できます。
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