tốc độ quay động cơ bước

Tốc độ quay của động cơ bước (stepper motor) là một yếu tố quan trọng trong các ứng dụng yêu cầu điều khiển chính xác vị trí và tốc độ. Động cơ bước khác với động cơ DC hoặc động cơ servo ở chỗ nó chuyển động theo từng bước cố định, và tốc độ quay của nó phụ thuộc vào các tín hiệu điều khiển đầu vào.

Tốc độ quay của động cơ bước
Tốc độ quay của động cơ bước thường được điều khiển thông qua tần số của tín hiệu điều khiển (thường là tín hiệu xung), mỗi xung sẽ làm cho động cơ di chuyển một bước. Tốc độ quay của động cơ bước được xác định bởi:

????
=
????
S
o
ˆ
ˊ
 bước tr
e
ˆ
n v
o
ˋ
ng quay
n= 
S 
o
ˆ
 
ˊ
  bước tr 
e
ˆ
 n v 
o
ˋ
 ng quay
f
​
 
Trong đó:

????
n là tốc độ quay (số vòng/phút hoặc RPM).
????
f là tần số của tín hiệu xung (xung/s hoặc Hz).
Số bước trên vòng quay là số xung cần thiết để động cơ hoàn thành một vòng quay đầy đủ, thường được gọi là số bước/cách (step per revolution, SPR).
Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ quay của động cơ bước:
Số bước trên vòng quay (Step per Revolution - SPR):

Động cơ bước có thể có số bước trên vòng quay khác nhau, phổ biến nhất là 200 bước (tương ứng với 1.8° mỗi bước) hoặc 400 bước (tương ứng với 0.9° mỗi bước).
Số bước trên vòng quay càng nhiều, mỗi bước quay sẽ nhỏ hơn và yêu cầu nhiều tín hiệu xung hơn để đạt được tốc độ quay tương đương.
Tần số xung điều khiển:

Tốc độ quay của động cơ bước tỉ lệ thuận với tần số của tín hiệu xung điều khiển. Tần số càng cao, tốc độ quay của động cơ càng nhanh. Tuy nhiên, nếu tần số quá cao, động cơ có thể bị mất bước (loss of steps), không quay chính xác như mong muốn.
Điều khiển động cơ bước thường sử dụng các bộ điều khiển xung, như driver stepper motor, để cung cấp tín hiệu xung cho động cơ.
Loại động cơ bước:

Động cơ bước unipolar và bipolar có cách thức điều khiển khác nhau, nhưng tốc độ quay vẫn phụ thuộc vào tín hiệu điều khiển. Động cơ bước bipolar có khả năng cung cấp mô-men xoắn cao hơn ở tốc độ thấp.
Động cơ bước có microstepping: Microstepping cho phép động cơ bước di chuyển giữa các bước đầy đủ, giúp tăng độ phân giải và giảm rung động, từ đó cho phép tăng tốc độ quay mà không bị mất bước.
Mô-men xoắn và tải trọng:

Tốc độ quay của động cơ bước cũng bị ảnh hưởng bởi mô-men xoắn và tải trọng. Nếu tải quá nặng hoặc yêu cầu mô-men xoắn cao, tốc độ quay của động cơ sẽ giảm.
Ở tốc độ cao, động cơ bước có thể không cung cấp đủ mô-men xoắn để duy trì chuyển động chính xác, đặc biệt khi hệ thống bị tải nặng hoặc trong các điều kiện không tối ưu.
Ví dụ về tính toán tốc độ quay:
Giả sử bạn có một động cơ bước có 200 bước trên vòng quay (1.8° mỗi bước) và bạn cung cấp tín hiệu xung với tần số là 500 Hz (500 xung mỗi giây). Tốc độ quay có thể được tính như sau:

????
=
????
S
o
ˆ
ˊ
 bước tr
e
ˆ
n v
o
ˋ
ng quay
=
500
200
=
2.5
 v
o
ˋ
ng/gi
a
ˆ
y
n= 
S 
o
ˆ
 
ˊ
  bước tr 
e
ˆ
 n v 
o
ˋ
 ng quay
f
​
 = 
200
500
​
 =2.5 v 
o
ˋ
 ng/gi 
a
ˆ
 y
Tức là động cơ sẽ quay với tốc độ 2.5 vòng/giây, tương đương với:

T
o
ˆ
ˊ
c độ quay (RPM)
=
2.5
×
60
=
150
 v
o
ˋ
ng/ph
u
ˊ
t
.
T 
o
ˆ
 
ˊ
 c độ quay (RPM)=2.5×60=150 v 
o
ˋ
 ng/ph 
u
ˊ
 t.
Tóm tắt:
Tốc độ quay của động cơ bước được xác định bởi tần số tín hiệu xung và số bước trên vòng quay (SPR).
Công thức tính tốc độ quay là 
????
=
????
S
o
ˆ
ˊ
 bước tr
e
ˆ
n v
o
ˋ
ng quay
n= 
S 
o
ˆ
 
ˊ
  bước tr 
e
ˆ
 n v 
o
ˋ
 ng quay
f
​
 .
Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ quay bao gồm số bước của động cơ, tần số xung, mô-men xoắn và tải trọng.
Để tăng tốc độ quay của động cơ bước, có thể điều chỉnh tần số tín hiệu xung hoặc sử dụng kỹ thuật microstepping để cải thiện độ chính xác và giảm rung động.
Hy vọng bạn đã hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động và cách tính toán tốc độ quay của động cơ bước!