Stappenmotorsturing met AGC

Slimme sturing zorgt voor energiebesparing

Valt er energie te besparen bij het aansturen van stappenmotoren? Iedereen die weet hoe een stappenmotor aangestuurd wordt, weet dat dit lastig is, maar Toshiba heeft een slimme motorsturing ontwikkeld die voor een aanzienlijke besparing kan zorgen. Vooral als het gaat om applicaties waarbij de motor slechts zeer beperkt echt vermogen moet leveren, weet deze sturing veel energievoordeel op te leveren

Gezien het aantal stappenmotoren die toegepast wordt, kan er heel veel energie bespaard worden wanneer we gebruik gaan maken van een sturing die wat beter omgaat met de manier waarop de motor aangestuurd wordt. Afbeelding 1 toont waar het probleem zit. In dit voorbeeld gaat het om een applicatie waarbij een voorwerp met verschillende diktes tussen twee walsen geperst wordt. Bij het aansturen van de motor worden de wikkelingen periodiek aangestuurd waarbij men de spanning zo kiest dat er een stroom gaat lopen die zo hoog is dat de motor bij alle te verwachten belastingen keurig netjes blijft draaien en geen stappen over slaat. In de linker grafiek van afbeelding 1 zien we dat deze stroommarge veelal ruim gekozen wordt om zo een goed draaiende motor te kunnen garanderen. Zo is er zelfs voldoende kracht voor iets dikkere voorwerpen, waarbij er meer kracht nodig is om ze tussen de walsen te persen.
In afbeelding 1 zien we dat de maximale stroom er ook loopt wanneer er geen voorwerp tussen de walsen geleid wordt en het is juist op die momenten dat er in feite energie gebruikt wordt voor niets. Door dan de stroom te verlagen, kan veel energie bespaard worden.
Margecontrole is dus hoogst wenselijk om de efficiëntie te verbeteren en overtollige warmteopwekking te onderdrukken. De rechter grafiek in afbeelding 1 laat dan zien hoe de stroom geregeld kan worden om zo te zorgen voor het juiste koppel dat nodig is om de motor onder elke belasting te laten draaien. Het spreekt voor zich dat dit realtime monitoring van het motorkoppel vraagt en aanpassing van de stroom als er meer koppel gevraagd wordt.

AGC
Om de motorstroom zo te regelen dat het gevraagde koppel gegarandeerd wordt, vraagt dit om extra sensoren en microcontrollers alsmede de software die de regeling verzorgt. Om het ons gemakkelijker te maken, heeft Toshiba Active Gain Control (AGC) technologie ontwikkeld. AGC optimaliseert automatisch de motorstroom afhankelijk van het benodigde koppel. Het voorkomt dat motoren blokkeren of stappen overslaan. Een stabiele en zeer nauwkeurige motorsturing is immers een basisvereiste voor motoren die worden gebruikt in printers, kantoorapparatuur, bankterminals, geldautomaten en huishoudelijke apparaten. Recente eisen aangaande efficiëntere motorsturingen die minder stroom verbruiken en minder warmte produceren zijn daar bij gekomen. Daarbij gaat het niet alleen om het energiegebruik van de motor, maar ook om die van de sturing zelf. Ook de drivers moeten liefst niet warm worden, iets dat te bereiken is door het toepassen van MOSFET’s met een lagere Ron.