

Figura 2. Sequenza di ECCITAZIONE delle FASI del Motore Stepper e Rotore Movimento
Un motore stepper è un motore elettrico che ruota in passi angolari fissi. Ogni impulso di controllo muove l'albero di un angolo stabilito. Il numero di impulsi controlla il movimento totale, mentre la frequenza degli impulsi controlla la velocità.
Il motore ha uno statore con avvolgimenti e un rotore rotante. Quando gli avvolgimenti vengono energizzati in sequenza, il rotore segue il campo magnetico variabile e si muove un passo alla volta. Invertendo la sequenza si cambia la direzione. Quando è energizzato a riposo, il motore può mantenere la sua posizione finché il carico applicato rimane al di sotto della coppia di tenuta disponibile.
Quando una fase del motore è energizzata, il rotore si allinea con il campo magnetico prodotto da quella fase. Il driver poi cambia la corrente attraverso le fasi del motore in una sequenza definita, spostando il campo magnetico nella posizione successiva e causando il movimento del rotore. La sequenza di fase determina la direzione di rotazione, mentre la velocità degli impulsi di controllo determina la velocità comandata.
I motori stepper usano principalmente tre design del rotore. Un motore stepper a magnete permanente fornisce una buona coppia a basse velocità e ha coppia di sgancio quando l'alimentazione viene rimossa, ma generalmente offre velocità e risoluzioni inferiori.
Un motore stepper a riluttanza variabile utilizza un rotore in ferro dentato. Può operare a tassi di passo relativamente elevati e ha bassa inerzia del rotore, ma produce generalmente coppie inferiori e non ha coppia di sgancio a magnete permanente.
Un motore stepper ibrido combina design a magnete permanente e a riluttanza variabile. È comunemente usato quando sono richiesti angoli di passo fine, coppie elevate e posizionamento preciso, anche se è più complesso e costoso.
I motori stepper possono anche utilizzare avvolgimenti unipolari o bipolari. Un motore unipolare ha solitamente cinque o sei fili con avvolgimenti a centro toccato. Il circuito del suo driver è più semplice, ma solo parte di ciascun avvolgimento viene utilizzata in un dato momento. Un motore bipolare ha normalmente quattro fili, utilizza l'avvolgimento completo e produce generalmente più coppia, ma richiede un driver bipolare.
Il numero di fili del motore indica come gli avvolgimenti sono connessi internamente e influisce su quale driver e metodo di connessione possono essere utilizzati.
| Conteggio fili |
Configurazione tipica |
Nota principale sul design |
| 4 fili |
Bipolare, due avvolgimenti separati |
Richiede un driver bipolare |
| 5 fili |
Unipolare con un punto centrale condiviso |
Normalmente utilizzato con un'configurazione di guida unipolare |
| 6 fili |
Due avvolgimenti con punto centrale |
Può utilizzare connessioni unipolari, bipolari a metà bobina, o bipolari a bobina intera |
| 8 fili |
Quattro mezze bobine separate |
Supporta connessioni in serie, parallele o unipolari |
I motori a quattro fili sono il tipo bipolare più semplice perché ogni fase ha due terminali accessibili. I motori a sei e otto fili offrono maggiore flessibilità di connessione. Ad esempio, un motore a otto fili può collegare le sue mezze bobine in serie per un'induttanza più alta e una corrente più bassa, o in parallelo per un'induttanza più bassa e una migliore risposta alla corrente ad alta velocità.

Figura 3. Onde di corrente di fase a passo intero, a passo ridotto e microstepping
Un motore passo-passo può funzionare in modalità onda, a passo intero, a passo ridotto o microstepping. La modalità onda energizza una fase alla volta e normalmente fornisce una coppia inferiore.
L'operazione a passo intero può energizzare una fase o due fasi contemporaneamente. Due fasi attive durante il passo intero normalmente forniscono più coppia, ma possono anche aumentare calore, vibrazione e rumore.
La modalità a passo ridotto alterna tra operazione di una fase attiva e due fasi attive. Questo riduce l'angolo di passo e produce un movimento più fluido, anche se la coppia può variare tra i passi.
Il microstepping controlla la corrente in entrambe le fasi del motore per creare movimenti comandati più piccoli tra passi interi. Migliora la fluidità e riduce vibrazioni e rumore. Tuttavia, impostazioni di microstep più elevate non forniscono lo stesso incremento in precisione effettiva di posizionamento. La coppia incrementale tra i microstep diventa più piccola, mentre attrito, coppia di carico, design del motore e precisione del controllo corrente possono limitare il movimento effettivo del rotore. Il microstepping aumenta la risoluzione dei comandi, ma non moltiplica l'accuratezza assoluta del motore per il rapporto di microstep.
Un driver per motori passo-passo commuta e regola la corrente attraverso gli avvolgimenti del motore. Molti driver moderni accettano segnali STEP, DIR e ENABLE da un microcontroller, PLC o controllore di movimento, mentre altri dispositivi utilizzano ingressi di controllo fase diretti, configurazione SPI o UART, o un controllore di movimento integrato.
Un ponte H inverte la corrente attraverso una fase di motore bipolare, mentre un circuito di regolazione della corrente, che spesso utilizza controllo a taglierina, mantiene la corrente dell'avvolgimento vicino al livello comandato. Il driver deve corrispondere alla configurazione degli avvolgimenti del motore, ai requisiti di corrente di fase, alla tensione di alimentazione e alla modalità di passo o microstepping richiesta.
| Dispositivo |
Funzione principale |
| Controllore |
Genera comandi di movimento, impulsi di passo, segnali di direzione o dati di controllo di fase |
| Driver passo-passo |
Commuta e regola la corrente di fase del motore |
| Codificatore |
Misura la posizione effettiva dell'albero o del carico |
| Alimentatore |
Fornisce energia al driver e al motore |
La tensione nominale dell'avvolgimento del motore non equivale sempre alla tensione di alimentazione del driver. Un driver a taglierina con regolazione di corrente può funzionare con una tensione di alimentazione superiore alla tensione nominale dell'avvolgimento del motore perché il driver limita la corrente di fase elettronicamente. La tensione di alimentazione più alta aiuta la corrente dell'avvolgimento a salire più rapidamente contro l'induttanza del motore, il che può migliorare la coppia disponibile man mano che la velocità aumenta. Tuttavia, la tensione di alimentazione deve rimanere entro i limiti operativi del driver, incluse le picchi di tensione che possono verificarsi durante la decelerazione o l'operazione rigenerativa.
Imposta la corrente del driver secondo la corrente di fase nominale del motore e il metodo di connessione utilizzato. Controlla se il driver specifica corrente di picco, corrente RMS, o un altro valore di corrente perché queste valutazioni non sono intercambiabili. Corrente eccessiva aumenta la temperatura dell'avvolgimento e temperatura del driver, mentre una corrente insufficiente riduce la coppia disponibile e può portare a scarsa accelerazione o a passi mancati.
Non utilizzare una formula VREF universale quando si imposta la corrente di fase. La relazione tra VREF, resistenza di senso, corrente di picco e corrente RMS dipende dal preciso driver IC e dal design del modulo. Utilizza sempre l'equazione di impostazione della corrente e la procedura di misurazione fornita nel datasheet del driver o nella documentazione del modulo.
La corrente di funzionamento è normalmente applicata mentre il motore è in movimento. Molti driver possono ridurre la corrente di fase dopo che il motore si ferma, riducendo il riscaldamento del motore e del driver pur fornendo abbastanza coppia di mantenimento per l'applicazione.
Il microstepping è prodotto controllando i livelli di corrente di fase intermedi piuttosto che semplicemente accendendo o spegnendo completamente ciascuna fase. Il driver regola tipicamente le due correnti di fase per approssimare forme d'onda sinusoidali, consentendo al rotore di stabilizzarsi in posizioni tra i luoghi naturali a passi interi del motore. Il microstepping può ridurre le vibrazioni, il rumore acustico e il ripple di coppia, ma la sua reale precisione di posizionamento dipende comunque dalla costruzione del motore, dal carico, dall'attrito e dalla precisione della regolazione della corrente. La risoluzione di micro-passo comandata non deve quindi essere trattata come la stessa della precisione meccanica di posizionamento garantita.
Il controllo del decadimento della corrente determina quanto rapidamente la corrente degli avvolgimenti diminuisce dopo l'attivazione. Il decadimento lento produce un ripple di corrente più basso ma potrebbe non seguire con precisione la corrente comandata a velocità più elevate. Il decadimento veloce consente alla corrente di cambiare più rapidamente ma può aumentare il ripple e il rumore acustico. I modi di decadimento misto combinano i due approcci per migliorare la regolazione della corrente su un'ampia gamma operativa. Impostazioni di decadimento scadenti possono causare una corrente di fase distorta, vibrazioni, rumore, ripple di coppia o movimento del micro-passo irregolare.
Utilizzare un profilo di accelerazione invece di comandare immediatamente un'alta frequenza di impulsi da fermo. Un profilo di movimento trapezoidale applica accelerazione controllata, velocità costante e decelerazione. Un profilo a curva S cambia l'accelerazione in modo più graduale, il che può ridurre vibrazioni, urti meccanici e l'eccitazione delle frequenze risonanti.
I sistemi a motore passo-passo possono utilizzare controllo a ciclo aperto o chiuso.
| Confronto Punto |
Ciclo Aperto |
Ciclo Chiuso |
| Encoder |
Non richiesto |
Richiesto |
| Verifica della posizione |
Nessun feedback diretto |
Sì |
| Rilevamento dei passi persi |
Normalmente no |
Sì |
| Cablaggio e costo |
Inferiore |
Superiore |
| Miglior utilizzo |
Carichi stabili e prevedibili |
Carichi variabili o movimento sensibile alla posizione |
Il controllo a ciclo aperto è adatto quando il motore ha un margine di coppia sufficiente e il carico è prevedibile. Il controllo a ciclo chiuso aggiunge feedback di posizione ed è più adatto per applicazioni in cui non possono essere accettati arresti, passi persi o errori di posizione accumulati.

Figura 4. Sequenza di eccitazione di fase del motore passo-passo e movimento del rotore
Controlla il datasheet per angolo di passo, corrente di fase, resistenza, induttanza, coppia di mantenimento, inerzia del rotore, precisione, intervallo di temperatura, dimensioni, tensione di alimentazione e condizioni di test del driver.
La coppia di mantenimento è la massima coppia che un motore alimentato può resistere mentre è fermo. La coppia di detentore è la resistenza avvertita quando il motore è senza alimentazione. La coppia di ingresso mostra il carico che il motore può avviare direttamente senza perdere passi. La coppia di uscita mostra il carico massimo che il motore può portare mentre è già in funzione.
La curva coppia-velocità mostra quanto coppia il motore può produrre a diverse velocità. La coppia diminuisce al crescere della velocità perché l'induttanza degli avvolgimenti rallenta l'aumento della corrente di fase. La curva si applica solo al motore, driver, corrente di fase, tensione di alimentazione, connessione degli avvolgimenti, impostazione del micro-passo e condizioni di test specificati.
Ad esempio, se la macchina ha bisogno di 0,45 N·m a 600 RPM, segna quel punto sulla curva. Il punto deve rimanere sotto la curva di coppia di uscita con un margine sufficiente per accelerazione, attrito, temperatura e variazioni di carico.
La curva di ingresso definisce la regione di avvio-arresto. Un motore può funzionare a 600 RPM dopo un'accelerazione graduale ma potrebbe non avviarsi direttamente a quella velocità sotto lo stesso carico. Utilizza un rampa di accelerazione quando il punto operativo è al di fuori della regione di avvio-arresto.
Non selezionare un motore passo-passo utilizzando solo la coppia di mantenimento. Conferma la coppia disponibile alla velocità richiesta e in condizioni simili del driver e dell'alimentazione.
Scegli un motore passo-passo in base al movimento richiesto, alla velocità, all'accelerazione e alla coppia di esercizio. Non fare affidamento solo sulla coppia di tenuta perché il motore produce meno coppia man mano che la velocità aumenta.
Prima di tutto, identifica il viaggio o la rotazione richiesti, la velocità massima, il tempo di accelerazione, la massa in movimento, la forza esterna, il ciclo di lavoro, l'accuratezza di posizionamento, lo spazio di montaggio e l'ambiente operativo. Decidi anche se il controllo a ciclo aperto è accettabile o se è necessario un encoder per rilevare gli errori di posizione.
Per un motore con un angolo di passo di 1,8°:
Passi per rivoluzione = 360° ÷ Angolo di passo
360° ÷ 1,8° = 200 passi completi per rivoluzione
A 16 micropassi:
Micropassi comandati per rivoluzione = Passi completi del motore per rivoluzione × Impostazione di micropasso
200 × 16 = 3.200 micropassi comandati per rivoluzione
La velocità del motore è calcolata dalla frequenza dei impulsi:
RPM = Frequenza degli impulsi × 60 ÷ Micropassi comandati per rivoluzione
A 8.000 impulsi al secondo:
8.000 × 60 ÷ 3.200 = 150 RPM
Per un sistema a vite:
Viaggio per micropasso comandato = Passo della vite ÷ Micropassi comandati per rivoluzione
Una vite a passo di 5 mm con 3.200 micropassi comandati per rivoluzione dà:
5 mm ÷ 3.200 = 0,00156 mm per micropasso comandato
Un valore più conveniente per l'impostazione del controllore di movimento è passi per millimetro:
Passi della vite per millimetro
Passi/mm = (Passi completi del motore per rivoluzione × Impostazione di micropasso) ÷ Passo della vite in mm/rivoluzione
Per lo stesso motore da 200 passi, 16× microstepping e vite a 5 mm:
Passi/mm = (200 × 16) ÷ 5 = 640 passi/mm
Per una trasmissione a cinghia:
Viaggio per rivoluzione = Denti della puleggia × Passo della cinghia
La formula corrispondente per passi per millimetro è:
Passi della trasmissione a cinghia per millimetro
Passi/mm = (Passi completi del motore per rivoluzione × Impostazione di micropasso) ÷ (Denti della puleggia × Passo della cinghia in mm)
Ad esempio, un motore da 200 passi a 16× microstepping con una puleggia da 20 denti e passo della cinghia di 2 mm dà:
Passi/mm = (200 × 16) ÷ (20 × 2) = 80 passi/mm
Questi valori descrivono la risoluzione teorica dei comandi. Non garantiscono la stessa accuratezza di posizionamento meccanico. L'accuratezza reale è influenzata dal gioco, dall'allungamento della cinghia, dall'attrito, dall'errore della vite o della puleggia, dalla flessione del carico, dall'errore di accoppiamento, dalla non linearità del micropasso e dall'accuratezza dell'angolo di passo del motore.
NEMA 17, NEMA 23 e NEMA 34 descrivono la dimensione del telaio del motore, principalmente le dimensioni della faccia di montaggio. Il numero corrisponde approssimativamente alla larghezza della faccia in decimi di pollice. Ad esempio, NEMA 17 è di circa 1,7 pollici o 42 mm quadrati, NEMA 23 è di circa 2,3 pollici o 56-57 mm quadrati, e NEMA 34 è di circa 3,4 pollici o 85-86 mm quadrati.
| NEMA Telaio |
Dimensione Faccia Approssimativa |
Uso Generale |
| NEMA 17 |
42 mm |
Sistemi di posizionamento piccoli, macchine compatte |
| NEMA 23 |
56-57 mm |
Assi CNC, automazione, carichi meccanici medi |
| NEMA 34 |
85-86 mm |
Macchine più grandi e sistemi di movimento a carico maggiore |
Il numero del telaio NEMA non definisce la coppia, la corrente, la tensione, l'angolo di passo, la lunghezza del corpo o le capacità di velocità del motore. I motori con lo stesso telaio NEMA possono avere valutazioni elettriche e meccaniche molto diverse. Pertanto, scegli la dimensione del telaio solo dopo aver calcolato la coppia e la velocità richieste, quindi controlla il foglio dati reale del motore per la lunghezza del corpo, le dimensioni dell'albero, i dettagli di montaggio, la corrente di fase, l'induttanza, l'inerzia del rotore e le prestazioni di coppia-velocità.
Il motore deve accelerare il proprio rotore oltre al coppia, puleggia, vite e carico meccanico.
Per componenti rotanti:
Coppia di accelerazione = Inerzia rotazionale totale × Accelerazione angolare
Accelerazione angolare = Variazione della velocità angolare ÷ Tempo di accelerazione
Per un carico a vite lineare:
Forza di accelerazione = Massa × Accelerazione lineare
Usa questa forza nella formula della coppia della vite. Aggiungi quindi la coppia necessaria per accelerare il rotore del motore, accoppiamento e vite. Non includere due volte la stessa accelerazione del carico.
Un motore può avere abbastanza coppia durante il movimento a velocità costante, ma può bloccarsi durante l'accelerazione se l'inerzia del carico è alta o la rampa di accelerazione è troppo rapida.
La massima richiesta di coppia si verifica normalmente durante l'accelerazione:
Coppia richiesta = Coppia di esercizio + Coppia di accelerazione
Includi la coppia di carico, attrito, accelerazione, perdite di trasmissione e un margine di progettazione appropriato. Il margine dipende dalla variazione del carico, dalla temperatura, dall'usura, dalle vibrazioni, dall'accuratezza della corrente del driver e dalle conseguenze della perdita di posizione.
Controlla la velocità e la coppia richieste rispetto alla curva coppia-velocità del motore. Usa una curva misurata con corrente di fase simile, tensione di alimentazione, driver, collegamento degli avvolgimenti e modalità di step.
Considera un sistema di vite a ricircolo di sfere orizzontale che muove un carico di 4 kg a 150 mm/s. Il passo della vite è di 5 mm/rivoluzione. Assumi un'accelerazione di 1 m/s², 10 N di attrito, 90% di efficienza della vite, 16× microstepping e 0.000015 kg·m² di inerzia rotante combinata.
| Calcolo Voce |
Formula o Input |
Risultato |
| Velocità del motore |
150 mm/s ÷ 5 mm/riv × 60 |
1.800 RPM |
| Frequenza dei pulsazioni |
30 riv/s × 3.200 impulsi/riv |
96.000 impulsi/s |
| Coppia di attrito |
10 × 0.005 ÷ (2π × 0.90) |
0.0088 N·m |
| Coppia di accelerazione lineare |
4 × 1 × 0.005 ÷ (2π × 0.90) |
0.0035 N·m |
| Coppia di inerzia rotante |
J × accelerazione angolare |
0.0189 N·m |
| Coppia totale durante l'accelerazione |
0.0088 + 0.0035 + 0.0189 |
0.0312 N·m |
| Esempio di obiettivo con margine del 50% |
0.0312 × 1.5 |
0.047 N·m |
Il motore selezionato deve fornire più di 0.047 N·m a circa 1.800 RPM sotto condizioni di driver, tensione di alimentazione, corrente di fase e avvolgimento comparabili. Non confrontare il requisito calcolato solo con la coppia di holding. Controlla il punto operativo rispetto alla curva coppia-velocità del motore, quindi verifica la dimensione del telaio, l'albero, le dimensioni di montaggio, la corrente del driver, la tensione di alimentazione, la temperatura, il ciclo di lavoro e i requisiti di feedback.

Figura 5. Motore Stepper vs. Motore Servo
I motori stepper funzionano bene per movimenti prevedibili a bassa e media velocità, mentre i motori servo sono migliori per velocità elevate, accelerazione rapida e carichi variabili. Un motore stepper a ciclo chiuso aggiunge feedback di posizione mantenendo molte delle caratteristiche operative di un sistema stepper.
| Confronto Punto |
Motore Stepper |
Stepper a Ciclo Chiuso |
Motore Servo |
| Feedback di posizione |
Di solito assente |
Encoder incluso |
Encoder incluso |
| Coppia a bassa velocità |
Forte |
Forte |
Dipende dal sistema |
| Coppia ad alta velocità |
Scende rapidamente |
Scende rapidamente |
Migliore prestazione ad alta velocità |
| Rilevamento dei passi mancati |
No |
Sì |
Sì |
| Calore da fermo |
Può essere alto |
Spesso ridotto |
Di solito dipende dal carico |
| Taratura |
Minima |
Moderata |
Di solito richiesta |
| Rumore e vibrazioni |
Possono essere evidenti |
Più bassi quando controllati bene |
Generalmente più lisci |
| Costo |
Più basso |
Medio |
Più alto |
| Miglior utilizzo |
Movimento prevedibile a velocità moderata |
Movimento a velocità moderata sensibile alla posizione |
Alta velocità, accelerazione rapida, carichi variabili |
Scegli un motore stepper standard quando il controllo semplice, la coppia a bassa velocità e il basso costo sono importanti. Utilizza un motore stepper a ciclo chiuso quando è necessario un feedback di posizione a velocità moderate. Scegli un servo quando l'applicazione richiede maggiore velocità, accelerazione più rapida, movimento più fluido o una migliore risposta ai carichi variabili.

Figura 6. Applicazioni Comuni dei Motori Stepper
I motori stepper sono comunemente usati dove sono richiesti movimenti ripetibili, buona coppia a bassa velocità e controllo digitale semplice. Molti sistemi possono funzionare senza un encoder, ma deve essere mantenuto un margine di coppia sufficiente per prevenire passi mancati.
| Applicazione |
Perché viene usato un Motore Stepper |
Limitazione Importante |
| Stampante 3D |
Movimento ripetibile degli assi e alimentazione del materiale |
I passi mancati possono spostare gli strati stampati |
| Macchina CNC |
Movimento lineare controllato a velocità moderate |
La forza di taglio deve rimanere al di sotto della coppia disponibile |
| Posizionamento della telecamera |
Piccolo movimento angolare ripetibile |
Vibrazione e rumore possono influire sulla qualità dell'immagine |
| Pompa dosatrice |
Movimento misurato a partire da un numero noto di passi |
Il flusso può variare a causa di pressione, perdite o scivolamento |
| Piano di laboratorio |
Posizionamento ripetibile con controllo semplice |
La risoluzione del microstep non è uguale alla precisione assoluta |
| Macchina per il confezionamento |
Indicizzazione, alimentazione e posizionamento del prodotto |
Cambiamenti rapidi di carico possono richiedere feedback |
I principali vantaggi sono una forte coppia a bassa velocità, capacità di tenuta, movimento ripetibile, controllo semplice e costo di sistema relativamente basso. Le limitazioni comuni includono risonanza, vibrazioni, passi mancati, riscaldamento a fermo e riduzione della coppia man mano che la velocità aumenta.
Un motore passo-passo potrebbe non essere adatto quando la macchina richiede velocità molto elevate, accelerazione rapida, funzionamento silenzioso, alta efficienza continua o posizione garantita sotto carichi variabili. In questi casi, un motore passo-passo a ciclo chiuso o un servomotore è di solito una scelta migliore.
Prima di sostituire il motore o il driver, testare il sistema in questo ordine:
1. Far funzionare il motore a bassa velocità senza carico meccanico.
2. Verificare le corrette coppie di bobine e il cablaggio.
3. Confermare il voltaggio di alimentazione del driver.
4. Impostare la corretta corrente di fase.
5. Controllare il temporizzazione del segnale Step, Direction e Enable.
6. Utilizzare una rampa di accelerazione lenta.
7. Ispezionare il meccanismo per legami, attrito o parti allentate.
8. Aumentare gradualmente la velocità e il carico.
9. Misurare la temperatura del motore e del driver.
10. Controllare se il motore torna alla stessa posizione dopo cicli ripetuti.
| Problema |
Probabile Causa |
Cosa Controllare |
Soluzione |
| Il motore non ruota |
Nessuna alimentazione, driver disabilitato o cablaggio errato |
Voltaggio di alimentazione, segnale Enable, coppie di bobine e connessioni |
Ripristinare l'alimentazione, abilitare il driver e correggere il cablaggio |
| Il motore vibra solo |
Accoppiamento errato delle bobine o fase scollegata |
Coppie di bobine e continuità della fase |
Collegare ogni bobina all'uscita corretta del driver |
| Il motore funziona solo in una direzione |
Temporizzazione della direzione, cablaggio o guasto del controller |
Livello del segnale di direzione, tempo di setup e collegamenti delle bobine |
Correggere la temporizzazione del segnale o il cablaggio |
| Coppia debole |
La corrente è troppo bassa, il voltaggio è basso o il carico è troppo alto |
Limite di corrente, voltaggio di alimentazione e carico meccanico |
Impostare la corrente corretta e ridurre il carico eccessivo |
| Il motore funziona a vuoto ma si ferma dopo l'installazione |
Carico, attrito o inerzia troppo elevati |
Blocchi meccanici, coppia di carico e accelerazione |
Ridurre l'attrito, abbassare l'accelerazione o selezionare un motore più potente |
| Il motore salta i passi |
Carico eccessivo, velocità, attrito o corrente bassa |
Curva coppia-velocità, corrente e movimento meccanico |
Ridurre la velocità o il carico e rimuovere eventuali bloccaggi |
| Il motore si blocca durante l'accelerazione |
L'accelerazione è troppo veloce |
Impostazione dell'accelerazione e inerzia del carico |
Utilizzare una rampa di accelerazione più lenta |
| Il motore è ruvido a velocità intermedie |
Risonanza o cattivo controllo della corrente di micropasso |
Gamma di velocità, montaggio, impostazione del micropasso e modalità di decadimento |
Cambiare la velocità, migliorare l'ammortizzazione o regolare le impostazioni del driver |
| La posizione deriva dopo cicli ripetuti |
Passi mancati ripetuti o slittamento meccanico |
Accoppiamento, tensione della cinghia, gioco e ripetibilità |
Bloccare il meccanismo e aumentare il margine di coppia |
| Il motore si surriscalda mentre è fermo |
La corrente di mantenimento è troppo alta |
Impostazione della corrente di mantenimento e temperatura del motore |
Ridurre la corrente mentre è fermo |
| Il motore o il driver si surriscaldano |
La corrente di fase è troppo alta o il raffreddamento è scarso |
Limite di corrente, ciclo di lavoro, flusso d'aria e temperatura |
Abbassare la corrente e migliorare il raffreddamento |
| Microstepping è irregolare |
Corrente di fase distorta o modalità di decadimento non adatta |
Forma d'onda della corrente, impostazioni del driver e voltaggio di alimentazione |
Regolare la modalità di decadimento o utilizzare un driver migliore per la regolazione della corrente |
| Il motore è rumoroso |
Risonanza, montaggio allentato o microstepping grossolano |
Montaggio, velocità e impostazione del microstep |
Stringere il montaggio o cambiare velocità e microstepping |
| Il driver si spegne |
Surriscaldamento, corto circuito o corrente eccessiva |
Temperatura del driver, cablaggio e limite di corrente |
Riparare il cablaggio, abbassare la corrente e migliorare il raffreddamento |
| I comandi del controller vengono ignorati |
Gli impulsi di passo sono troppo brevi o la temporizzazione è errata |
Larghezza minima dell'impulso e tempo di setup nel datasheet del driver |
Aumentare la larghezza dell'impulso e correggere la temporizzazione del segnale |
| Il voltaggio di alimentazione diminuisce durante l'accelerazione |
L'alimentatore è sottodimensionato o la resistenza del cablaggio è alta |
Voltaggio di alimentazione sotto carico, capacità di corrente, cavi e connettori |
Utilizzare un'alimentazione più grande o migliorare il cablaggio dell'alimentazione |
| Il motore fallisce ad alta velocità |
La coppia disponibile è troppo bassa |
Curva coppia-velocità, tensione, corrente e accelerazione |
Ridurre la velocità o utilizzare un motore e un driver con migliori prestazioni ad alta velocità |
Iniziare le prove a bassa velocità e senza carico. Aumentare la velocità, l'accelerazione e il carico uno alla volta controllando corrente, tensione di alimentazione, temperatura, rumore e ripetibilità della posizione.
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Le avvolgiture del motore passo-passo hanno induttanza, che ritarda l'aumento della corrente. A velocità più elevate, la corrente potrebbe non raggiungere il valore impostato prima del passo successivo, quindi il motore produce meno coppia.
La coppia di mantenimento mostra solo quanto carico il motore può sopportare mentre è fermo. La selezione del motore dovrebbe essere basata sulla curva coppia-velocità perché la coppia di funzionamento diventa inferiore all'aumentare della velocità.
No. Un microstepping più alto migliora la levigatezza e riduce il rumore, ma non fornisce sempre un movimento meccanico equivalente per ogni microstep. Attrito, coppia di carico e precisione del controllo della corrente possono influire sulla posizione reale.
Il driver deve supportare la corrente di fase del motore, il tipo di avvolgimento, la tensione di alimentazione e l'impostazione del microstep richiesta. Verificare se la classificazione della corrente è indicata come picco o RMS, impostare correttamente il limite corrente e fornire un raffreddamento adeguato.
Una tensione di alimentazione più alta aiuta la corrente a costruirsi più rapidamente negli avvolgimenti. Questo consente al motore di mantenere più coppia a velocità più elevate, a condizione che il driver regoli la corrente e rimanga all'interno del suo limite di tensione.
La perdita di passi può verificarsi quando la coppia di accelerazione supera la coppia disponibile del motore. Le cause comuni includono alta inerzia del carico, attrito eccessivo, bassa corrente, accelerazione rapida o coppia insufficiente alla velocità operativa.
Il controllo a circuito chiuso è utile quando i carichi cambiano, possono verificarsi stalli o gli errori di posizione non possono essere accettati. Un encoder controlla la reale posizione dell'albero e consente al sistema di rilevare o correggere i movimenti persi.
Il motore può entrare in risonanza quando la frequenza di passo corrisponde alla frequenza naturale del motore e del carico. Microstepping, accelerazione più lenta, montaggio più robusto, smorzamento o evitare la gamma di velocità interessata può ridurre la vibrazione.
NEMA 17 si riferisce alla dimensione del telaio del motore, con una faccia di montaggio di circa 1,7 pollici o 42 mm quadrati. Non specifica coppia, corrente, angolo di passo, lunghezza del motore o velocità, quindi questi valori devono essere controllati nella scheda dati del motore.
Per una vite a passo:
Passi/mm = (Passi completi del motore per rivoluzione × Impostazione del microstep) ÷ Passo della vite in mm/rivoluzione
Per un azionamento a cinghia:
Passi/mm = (Passi completi del motore per rivoluzione × Impostazione del microstep) ÷ (Denti della puleggia × Passo della cinghia in mm)
Ad esempio, un motore a 200 passi utilizzando 16× microstepping con una vite a passo di 5 mm fornisce 640 passi/mm.
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