ストール検出はモーター制御に不可欠な機能ですが、エンコーダーを使用して簡単に実装できる一方で、多くの設計では予算外になることもあります。
場合によっては、モーターの電気信号を分析することで、シャフトの位置を直接確認するだけでなく、モーターが停止しているかどうかを判断できます。モーターの解析に逆電磁力 (BEMF) 値を組み込むには、主に次の3つの方法があります。
- コイルの電流を制御するPWMのタイミングを確認します。
- コイル内のモーターがゼロのときのBEMF値を測定します。
- BEMFが存在しないときの電流の増加を監視します。
最初の2つの方法は、ステッピング モーターが電流モードで駆動されている場合に機能し、最後の方法は、ステッピング モーターが電圧モードで駆動されている場合に機能します。
モーターのトルクと速度を制御するには、インダクタンスの電流を制御します。目標電流に到達するために電圧が印加され、電流を減少させるために減衰が適用されます。式u = L di/dtでは、電流はコイルに印加される電圧に依存します。この電圧は、ドライバに印加される電圧から、モーターの抵抗にかかる電圧と、モーターの速度に比例するBEMFを差し引いたものです。BEMFがない場合、モーターの電流は予想よりも速く増加し、この異常が検出されると、モーターが停止しているとみなされます。原理は単純ですが、環境によってパラメータが変化するため、この方法を実装するのは難しい場合があります。たとえば、モーターの抵抗は温度（周囲温度またはモーターを熱くするモーター内の高電流）によって劇的に変化する可能性があります。そうすると、失速検出を信頼できる方法で定義するスイートスポットを見つけることが難しくなる可能性があります。供給電圧が適切に調整されていないアプリケーションでは、この方法は信頼できません。
これらの問題を克服するには、BEMFを直接測定することが有利です。ステッピング モーターをマイクロステップで駆動すると、電流がゼロ アンペアになる時間が短時間発生します。抵抗両端の電圧はゼロなので、相が駆動されていないときはモーター両端の電圧はBEMFに等しくなります。これには、BEMF値を測定する時間が短いことと、低失速速度と高失速速度でのBEMF値の類似性により明らかな制限があります。失速寸前の完全に負荷がかかったモーターは、完全に失速したモーターと同じに見えます。実際の状況では、特定の設計は、この状況から遠ざかるように特別に調整されます。
最後に、ステッピング モーターを電圧モードで駆動する場合、ストール状況を検出するための別のアプローチが利用できます。電圧モードでは電流は監視されませんが、モーターの抵抗、モーターのインダクタンス、およびBEMFを知ることで、ターゲット電流に対して適用する必要がある電圧を計算できます。モーターの回転速度が速くなっても同じ電流を得るために、印加電圧を増加させてBEMFの増加を補います。モーターが停止すると、BEMFは存在しなくなりますが、印加電圧は同じままになります。その結果、モーターの電流が急上昇し、この過電流は簡単に検出できます。繰り返しになりますが、BEMFが小さすぎると、電流はほとんど増加せず、失速状態を検出できなくなります。
結論として、エンコーダのコストを節約できるストール検出の代替方法はありますが、それらはすべて十分に高いBEMF値に依存するため、モーターが十分に高速に回転する場合にのみ適用できます。モーターの回転が遅く、BEMFがゼロに近い場合でも、当面はモーターが停止しないようにするには、いくらかのお金を支払う必要があります。
関連商品を見る
関連商品を見る
関連商品を見る
