'아웃 오브 스텝'은 펄스가 지정된 위치로 이동하지 않는 것을 의미합니다. '오버슈트'는 아웃 오브 스텝의 반대 개념으로, 지정된 위치를 벗어나는 것을 의미합니다.
스테퍼 모터제어가 간단하거나 저비용이 요구되는 모션 제어 시스템에서 자주 사용됩니다. 가장 큰 장점은 위치와 속도가 개루프 방식으로 제어된다는 것입니다. 그러나 개루프 제어이기 때문에 부하 위치는 제어 루프에 피드백이 없으며 스테퍼 모터는 각 여자 변화에 정확하게 응답해야 합니다. 여자 주파수가 올바르게 선택되지 않으면 스테퍼 모터가 새로운 위치로 이동할 수 없습니다. 부하의 실제 위치는 컨트롤러가 예상하는 위치와 관련하여 영구적인 오차가 있는 것처럼 보입니다. 즉, 단계 이탈 현상이나 오버슈트가 상상됩니다. 따라서 스테퍼 모터 개루프 제어 시스템에서 단계 손실과 오버슈트를 방지하는 방법은 개루프 제어 시스템의 정상적인 작동에 핵심입니다.
아웃 오브 스텝(Out of Step) 및 오버슈트(Overshoot) 현상은 다음과 같은 경우에 발생합니다.스테퍼 모터각각 시작 및 정지합니다. 일반적으로 시스템 시작 주파수의 한계는 비교적 낮은 반면, 필요한 작동 속도는 비교적 높은 경우가 많습니다. 시스템이 필요한 작동 속도에서 바로 시작되면 속도가 한계를 초과하여 시작 주파수가 제대로 작동하지 않고, 스텝 손실로 시작되어 전혀 시작되지 않아 회전이 차단됩니다. 시스템 작동 후, 종료 지점에 도달하면 펄스 전송을 즉시 중단하여 즉시 정지합니다. 그러면 시스템의 관성으로 인해 스테퍼 모터가 컨트롤러가 원하는 균형 위치로 회전합니다.
스텝 이탈 및 오버슈트 현상을 극복하려면 기동-정지 동작에 적절한 가감속 제어를 추가해야 합니다. 일반적으로 상위 제어 유닛에는 모션 제어 카드, 상위 제어 유닛에 제어 기능을 갖춘 PLC, 그리고 상위 제어 유닛에 마이크로컨트롤러를 사용하여 이동 가속 및 감속을 제어함으로써 스텝 이탈 오버슈트 현상을 극복할 수 있습니다.
일반인의 관점에서 보면: 스테퍼 드라이버가 펄스 신호를 수신하면 구동합니다.스테퍼 모터고정된 각도(및 스텝 각도)를 설정된 방향으로 돌립니다. 펄스 수를 제어하여 각도 변위량을 제어하여 정확한 위치 지정 목적을 달성할 수 있습니다. 동시에 펄스 주파수를 제어하여 모터 회전의 속도와 가속도를 제어하여 속도 조절 목적을 달성할 수 있습니다. 스테퍼 모터에는 무부하 시동 주파수라는 기술적 매개변수가 있습니다. 즉, 스테퍼 모터는 무부하 펄스 주파수에서 정상적으로 시동할 수 있습니다. 펄스 주파수가 무부하 시동 주파수보다 높으면 스테퍼 모터가 제대로 시동되지 않아 스텝 손실이나 막힘 현상이 발생할 수 있습니다. 부하가 있는 경우 시동 주파수는 낮아야 합니다. 모터가 고속으로 회전하는 경우 펄스 주파수는 합리적인 가속 프로세스를 가져야 합니다. 즉, 시동 주파수가 낮고 특정 가속에서 원하는 고주파수까지 상승합니다(모터 속도는 저속에서 고속으로 상승).
시작 주파수 = 시작 속도 × 회전당 단계 수.무부하 시동 속도는 스테퍼 모터가 가속이나 감속 없이 부하 없이 직접 회전하는 속도입니다. 스테퍼 모터가 회전하면 모터 권선의 각 상의 인덕턴스가 역전위를 형성합니다. 주파수가 높을수록 역전위가 커집니다. 이러한 작용으로 모터의 주파수(또는 속도)가 증가하고 상전류가 감소하여 토크가 감소합니다.
가정: 감속기의 총 출력 토크가 T1, 출력 속도가 N1, 감속비가 5:1, 스테퍼 모터의 스테핑 각도가 A입니다. 그러면 모터 속도가 5*(N1)이면 모터의 출력 토크는 (T1)/5가 되어야 하고 모터의 작동 주파수는
5*(N1)*360/A이므로, 모멘트-주파수 특성 곡선을 살펴봐야 합니다. 좌표점 [(T1)/5, 5*(N1)*360/A]는 주파수 특성 곡선(시작 모멘트-주파수 곡선) 아래에 있지 않습니다. 모멘트-주파수 곡선 아래에 있으면 이 모터를 선택할 수 있습니다. 모멘트-주파수 곡선 위에 있으면 미스 스텝(miss-step)이 발생하거나 전혀 회전하지 않으므로 선택할 수 없습니다.
작업 상태를 결정하면 최대 속도를 결정해야 합니다. 결정된 경우 위에 제공된 공식에 따라 계산할 수 있습니다. (최대 회전 속도와 부하의 크기를 기반으로 현재 선택한 스테퍼 모터가 적합한지 여부를 판단할 수 있으며, 적합하지 않은 경우 어떤 종류의 스테퍼 모터를 선택해야 하는지 알아야 합니다.)
또한, 스테퍼 모터는 부하가 걸린 후 시동 후에도 변동이 없을 수 있으며, 이후 주파수를 증가시킬 수 있습니다.스테퍼 모터순간 주파수 곡선은 실제로 두 개가 있어야 합니다. 하나는 시작 순간 주파수 곡선이고, 다른 하나는 순간 주파수 곡선에서 벗어납니다. 이 곡선은 다음을 의미합니다. 시작 주파수에서 모터를 시작합니다. 시작이 완료된 후 부하를 증가시킬 수 있지만 모터는 계단 상태를 잃지 않습니다. 또는 시작 주파수에서 모터를 시작합니다. 부하가 일정한 경우 적절히 운전 속도를 높일 수 있지만 모터는 계단 상태를 잃지 않습니다.
위의 내용은 스테퍼 모터의 아웃오브스테프와 오버슈트에 대한 소개입니다.
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게시 시간: 2023년 4월 3일