Analisis dasar-dasar motor stepper bipolar
Motor melangkah bipolar terdiri dari dua gulungan. Agar motor berjalan dengan lancar, kedua kumparan secara kontinu sinusoidal dengan perbedaan fasa 90 derajat, dan motor pijakan mulai berputar.
Biasanya, motor stepper tidak digerakkan oleh amplifier linier analog; sebaliknya, mereka didorong oleh regulasi arus PWM untuk mengubah sinyal gelombang sinus linier menjadi sinyal garis lurus diskrit. Gelombang sinus dapat dibagi menjadi beberapa segmen, dan dengan meningkatnya jumlah segmen, bentuk gelombang terus mendekati gelombang sinus. Dalam aplikasi praktis, jumlah segmen adalah dari 4 hingga 2048 atau lebih, dan kebanyakan IC stepper drive menggunakan 4 hingga 64 segmen. Drive langkah keseluruhan, hanya satu fase diberi energi pada setiap saat, arus dua fase berganti dan arah arus beralih, sehingga total empat keadaan mekanik motor stepper dihasilkan. Drive setengah langkah relatif lebih rumit daripada mode drive langkah penuh. Pada saat yang sama, kedua fase mungkin perlu diberi energi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1, yang menggandakan resolusi langkah motor. Drive terbagi, sudut langkah rotor motor akan berkurang dengan meningkatnya jumlah subdivisi, dan putaran motor akan menjadi lebih dan lebih stabil. Misalnya, urutan subdivisi 32-segmen disebut mode drive delapan langkah.
Pentingnya akurasi kontrol saat ini
Posisi rotor motor stepper bipolar tergantung pada jumlah arus yang mengalir melalui dua gulungan kumparan. Secara umum, indikator utama untuk memilih motor stepper adalah penentuan posisi mekanis yang akurat atau kontrol kecepatan sistem mekanis yang presisi. Oleh karena itu, kontrol akurasi arus belitan sangat penting untuk kelancaran operasi motor stepping.
Dalam sistem mekanis, ada dua masalah yang dapat menyebabkan kontrol arus yang tidak akurat:
Dalam hal operasi kecepatan rendah atau motor stepper untuk kontrol posisi, jumlah langkah dari masing-masing motor subbagian tidak benar, menghasilkan posisi yang salah.
Pada kecepatan tinggi, sistem nonlinier dapat menyebabkan perubahan kecepatan motor jangka pendek, membuat torsi tidak stabil dan meningkatkan kebisingan dan getaran motor.
Kontrol PWM dan mode peluruhan saat ini (DecayMode)
Kebanyakan IC penggerak motor stepper bergantung pada karakteristik induktansi dari gulungan motor stepper untuk mencapai regulasi PWM saat ini. Melalui sirkuit H-bridge yang terdiri dari MOSFET daya yang sesuai dengan setiap belitan, ketika kontrol PWM dimulai, tegangan catu daya diterapkan ke belitan motor, sehingga menghasilkan arus drive. Setelah arus mencapai nilai yang ditetapkan, jembatan-H mengubah status kontrol, menyebabkan arus keluaran membusuk. Setelah waktu yang tetap, siklus PWM baru akan mulai lagi dan jembatan-H akan kembali menghasilkan arus koil.
Proses ini diulangi untuk menyebabkan arus berliku naik dan turun. Melalui pengambilan sampel saat ini dan kontrol keadaan, nilai arus puncak dari setiap segmen dapat disesuaikan dan dikendalikan.
Setelah arus puncak yang diharapkan tercapai, ada dua cara untuk mengontrol pelemahan saat ini dari belitan drive H-bridge:
Hubungan pendek belitan (saat menyalakan MOSFET pada sisi rendah atau tinggi), arus melambat secara perlahan.
H-bridge membalikkan konduksi, atau memungkinkan arus mengalir melalui dioda bodi MOSFET, dan arus melambat dengan cepat.
