Estratégias para evitar problemas de ressonância do motor de passo

Quando uma aplicação requer um motor confiável e de baixo custo com operação simples, os motores de passo podem ser difíceis de superar. No entanto, o mesmo projeto direto e método de direção que tornam os motores de passo populares podem levar a problemas de ressonância em certas condições.

Quando uma aplicação requer um motor confiável e de baixo custo com operação simples, os motores de passo podem ser difíceis de superar. Eles podem ser acionados passo a passo sem a necessidade de um codificador ou sensor Hall para feedback da posição do rotor. No entanto, o mesmo projeto direto e método de acionamento que tornam os motores de passo populares podem levar a problemas de ressonância em certas condições. Este artigo analisará diferentes maneiras de evitar problemas de ressonância e garantir um movimento sem problemas.

As fases do motor de passo são comutadas sequencialmente por um driver eletrônico externo que subsequentemente move o rotor - que geralmente carrega um ímã permanente - de uma posição estável para a próxima. Um motor apropriado fornecerá um torque suficiente para mover o rotor e carregar para a próxima etapa após cada comutação. Se o torque não for suficiente ou se a velocidade for muito alta, a sincronização entre o driver e a posição real do rotor pode ser perdida.

A cada passo, o rotor tende a alinhar seus polos com os polos do estator. Desde que uma fase seja energizada continuamente - sem mudar para a próxima fase - o rotor mantém uma posição estável.

Evite frequência natural A ressonância normalmente ocorre quando a frequência de comutação está próxima da frequência de vibração natural do sistema mecânico. Assim, a forma mais básica de prevenir a ocorrência de ressonância é manter a frequência de comutação distante da frequência natural do sistema. Trabalhar com uma frequência de comutação diferente pode exigir outras alterações na aplicação para manter a mesma velocidade, mas nem sempre essas alterações são possíveis.Mude a frequência natural Em vez de alterar a frequência de comutação, você pode mudar a frequência natural para cima ou para baixo, com base em suas restrições ou desafios, a fim de evitar que a frequência de comutação coincida com ela. Isso pode ser feito trabalhando nos dois fatores que influenciam a frequência natural: o torque de retenção e a inércia total do sistema.

Evite a ressonância com microstepping Quanto maior a energia trazida para o sistema mecânico, maior o risco de desencadear um fenômeno de ressonância. Para evitar isso, o micropasso pode ser uma boa alternativa para acionar um motor de passo com passos completos. Cada microstep tem um ângulo de passo menor e requer menos energia para se mover de uma posição estável para a próxima. Como o overshoot da posição de destino é menor junto com a magnitude da oscilação, o microstepping costuma ser uma maneira eficaz de evitar a ressonância. Além disso, os microsteps geralmente oferecem menor ruído, menos vibração e operação mais suave.Amortecimento por fricção O atrito fornece um torque de frenagem que é oposto ao sentido instantâneo de rotação. Este torque é constante, independentemente da velocidade do motor. Embora ajude a amortecer a oscilação e evite a ressonância, lembre-se de que o atrito também aumenta a carga aplicada no motor em qualquer velocidade. Portanto, é importante garantir que o motor forneça desempenho suficiente ao adicionar atrito para evitar ressonância. O atrito viscoso também fornece um torque de frenagem, mas sua magnitude depende da velocidade do motor. Quanto maior a velocidade, mais forte o amortecimento viscoso. Por esta razão, o amortecimento viscoso proporciona uma forte frenagem no início enquanto a velocidade e a amplitude de oscilação são maiores e apenas uma frenagem muito leve quando a oscilação é menor - ao contrário do atrito seco que fornece a mesma magnitude de frenagem mesmo em velocidade muito baixa. Isso torna o atrito viscoso desejável para amortecimento de oscilação em um tempo muito curto e sem adicionar muita carga ao motor. Diferentes fenômenos podem trazer atrito viscoso em um sistema:

Embora os motores de passo ofereçam um posicionamento fácil e econômico, sua operação sequencial passo a passo pode levar a problemas de ressonância sob certas condições. Às vezes, a ressonância pode ser resolvida agindo sobre uma única causa. Mas, dependendo da tecnologia e do design do motor, pode haver faixas de frequência adicionais, como ressonância de frequência média, que podem desencadear ressonância, além da frequência de oscilação natural. Os fornecedores de motores podem ajudá-lo a determinar as faixas de frequência que provavelmente acionarão a ressonância e oferecer soluções para evitar que os problemas ocorram. Para obter mais informações sobre os motores de passo Portescap, visite nossa página de produtos.