Gevolgen van een te grote afstand tussen de driver en de stappenmotor:
- Spanningsval en verminderd uitgangskoppel
- Bij lage toerentallen: Onvoldoende koppel kan ertoe leiden dat de motor de last niet kan aandrijven.
- Bij hoge toerentallen: De koppelval is bijzonder ernstig, waardoor de motor sneller stappen verliest of blokkeert.
- Vervorming van de stroomgolfvorm en verslechtering van de flanken
- Langzamere stijg-/daaltijden van de stroom: De toegenomen kabelinductie belemmert snelle stroomveranderingen, waardoor de stijgende en dalende flanken van de stroomgolfvorm traag worden. Hierdoor kan de stroom door de motorwikkeling de aandrijfpulsen niet nauwkeurig en tijdig volgen.
- Extra warmteontwikkeling: Zowel de motor als de driver kan oververhit raken door vervorming van de stroomgolfvorm en hoogfrequent ringing als gevolg van kabelreflecties.
- Toegenomen geluid: Het bedrijfsgeluid van de motor wordt aanzienlijk luider.
- Verminderde positioneringsnauwkeurigheid: Onnauwkeurige stroomregeling heeft directe invloed op de nauwkeurigheid van de stappenhoek.
- Mogelijke schade aan de driver: Ernstige spanningsoverspanning kan de vermogenstransistoren van de driver beschadigen.
- Signaalintegriteit en elektromagnetische interferentie (EMI)
- Gevoeligheid voor storingen: Lange kabels fungeren als antennes, waardoor ze gevoeliger zijn voor externe elektromagnetische interferentie (bijv. van frequentieregelaars, relais, voedingsleidingen). Deze storing kan inkoppelen op de stuursignalen en storingen veroorzaken. Tegelijkertijd wordt hoogfrequent ruis aan de motorzijde gemakkelijker via de lange kabel geleid, wat de EMC-prestaties van het gehele systeem beïnvloedt.
- Vertraging van de systeemrespons
- Hoewel elektrische signalen zich zeer snel voortplanten, kan in toepassingen die een uiterst hoge dynamische respons vereisen (bijv. snel starten/stoppen, nauwkeurige interpolatie) de kleine vertraging die door lange kabels wordt geïntroduceerd, een knelpunt worden voor de regelprecisie van het systeem.
Methoden om deze gevolgen te beperken of te voorkomen:
- Gebruik dikkere kabels: Gebruik motorkabels met een grotere doorsnede (bijv. 1,0 mm² of meer) om de weerstand effectief te verlagen en de spanningsval te minimaliseren.
- Gebruik getwiste paren: De voedingsdraden van de motor (A+, A-, B+, B-) moeten gebruikmaken van getwiste paren (één paar voor fase A, één paar voor fase B). Het twisten verkleint de lusoppervlakte aanzienlijk, wat de kabelinductie en het vermogen om storing uit te stralen of te ontvangen verlaagt.
- Gebruik afgeschermde kabels: De afscherming kan externe EMI effectief blokkeren. De afscherming dient doorgaans alleen aan de driverzijde te worden geaard (eenpuntsaarding) om aardlussen te voorkomen. In sommige gevallen kan aarding aan beide zijden noodzakelijk zijn voor hoogfrequente EMI-onderdrukking, maar dit vereist een zorgvuldige evaluatie van het aardingssysteem om aardlusstromen te vermijden.
- Verhoog de aandrijfspanning: Het verhogen van de aandrijfspanning compenseert de spanningsval over de lange kabel, waardoor de stroomopbouw versnelt en de prestaties bij hoge toerentallen verbeteren. Zorg er echter voor dat de spanning binnen de nominale specificaties van de driver en de motor blijft om isolatiedoorslag of componentbeschadiging te voorkomen. Dit is een cruciale maatregel.
- Verkabel de voedingskabels, verleng de communicatiekabels: Installeer de controller op afstand en plaats de driver dicht bij de motor. Hierdoor blijven de voedingskabels zeer kort en hoeft alleen de communicatiebus over lange afstand te worden getransporteerd, wat veel minder gevoelig is voor afstand dan voedingsleidingen.
Samenvatting: Een te grote afstand wordt niet aanbevolen. Probeer de kabellengte binnen 3 meter te houden. Kabellengtes van meer dan 3 meter zullen over het algemeen de prestaties beïnvloeden, afhankelijk van ook de motorgrootte, wikkelingsinductie en nominale stroom. De leidende principes zijn: houd kabels zo kort mogelijk, gebruik dikke en hoogwaardige kabels, en zorg voor voldoende aandrijfspanning. Wanneer bedrading over lange afstand onvermijdelijk is, is het verhogen van de aandrijfspanning vaak een van de meest effectieve maatregelen om prestatieverlies te compenseren.