ステッピングモータの制御

ポルテスキャップのステッピングモータ

 ステッピングモータ は入力パルスの列を機械的なシャフトの位置の正確に定義された増分に変換し、このとき各パルスはシャフトを固定の角度で動かします。 モータの位置はその後、モータがトルクと速度に関してアプリケーションに合わせて慎重に設定されていれば、フィードバックセンサなしで(つまりオープンループのステッピングモータ制御で)これらのステップの1つで移動および保持するように命令出来ます。 ステッピングモータの制御は、望む位置まで、または望む速度で移動するようにモータに指令するためにこのパルスの入力列を提供します。

ステッピングモータの定電圧駆動は、各巻線に一定の正または負の電圧をかけて駆動するために使用されます。 ただし、ステッピングモータのシャフトにトルクをかけるのは電圧ではなく巻線電流です。 各巻線の電流 (I) は巻線インダクタンス (L) および巻線抵抗 (R) によって印加される電圧 (V) に関連します。 従って、これらはL/Rドライブとも呼ばれます。 高速で高トルクを得るには低抵抗、低インダクタンスの大きな駆動電圧が必要です。 L/Rドライブを使えば、外部レジスタを各巻線と直列で追加するだけで、低電圧の抵抗モータをより高い電圧のドライブで制御できるようになります。 ただし、この方法は抵抗で電力が無駄になり、熱を産出するため、低性能なオプションと見なされます。

定電流駆動は低電圧を印加するのではなく定電流を各巻線で生成します。 新しいステップそれぞれで、はじめに高電圧が巻線に印加され、Vが大きい場合dI/dt = V/Lとなるため、巻線内の電流がすぐに上昇します。 各巻線内の電流は、通常は各巻線に直列の小型のセンス抵抗の両端の電圧を測定することでステッピングモータコントローラによりモニターされています。 電流が特定の電流制限値を超えると、電圧はオフにされます。 巻線電流が特定の電流制限値を下回ると、電圧は再度オンにされます。 この方法で、電流は特定のステップ位置で相対的に一定に保たれます。 これには巻線電流を感知し、切替を制御するための追加の電子部品が必要となりますが、ステッピングモータをL/Rドライブよりも高速、高トルクで駆動できます。

ポルテキャップのマイクロステッピングドライブはシステム分解能の強化、低ノイズ、およびスムーズな動きに相当の利益をもたらします。 パワーステージは、低電気的時定数モータに適する設計となっており、高い動的性能を実現します。 当社のEDM-453マイクロステッピングドライブの利点をいくつか挙げます:

• 1/2から最高1/64マイクロステップまでの分解能切換
• 静的及び動的に高い角度分解能
• 円滑な動作、低ノイズ
• より高いトルク、加速出力を実現するブーストモード
• 最適化された熱管理のためのスタンバイモード
• チョッパー制御モードは再生式と慣性走行間で選択可能
• クロック周波数は最高150 kHz
• 全入力が光遮断済み
• 短絡と温度超過保護

ステッピングモータ制御用EDM-453ドライブ