Điều khiển vị trí động cơ bước: homing, bước/mm và cách chống mất bước

Điều khiển vị trí động cơ bước là việc đưa trục máy (bàn trượt, đầu in, bàn xoay) tới đúng một tọa độ định trước bằng cách phát một số xung xác định cho driver. Ở chế độ vòng hở, động cơ bước không có cảm biến báo vị trí thật: bộ điều khiển chỉ “tin” rằng mỗi xung đã làm trục quay đúng một bước. Vì vậy một hệ định vị đáng tin cậy luôn cần ba thứ: điểm gốc tham chiếu (homing), hệ số bước/mm chính xác và biên mô-men đủ lớn để không mất bước.

Với động cơ 1,8° chạy vi bước 1/16, một vòng cần 3.200 xung; gắn vào vít me bước tiến 8 mm, mỗi xung tương ứng 0,0025 mm. Đó là độ phân giải lệnh, không phải độ chính xác thực tế. Kết quả cuối cùng còn phụ thuộc khe hở cơ khí, độ giãn đai, sai số vít me, độ lặp lại của cảm biến gốc và việc có mất bước hay không.

1. Điều khiển vị trí động cơ bước vòng hở hoạt động thế nào

• Động cơ bước dùng để định vị trục trong máy CNC, máy in 3D, máy dán nhãn, bàn xoay chia độ.

Bộ điều khiển (vi điều khiển, PLC, bo mạch CNC) giữ một biến đếm vị trí: mỗi xung theo chiều thuận làm biến tăng 1, chiều nghịch giảm 1. Driver nhận xung PUL và tín hiệu chiều DIR rồi cấp dòng cho cuộn dây để rotor nhảy sang bước kế tiếp. Không có tín hiệu nào chạy ngược từ trục về bộ điều khiển, dẫn tới hai hệ quả:

• Vị trí hiển thị chỉ là vị trí được ra lệnh. Trục bị kẹt, bị đẩy bằng tay hay trượt khớp nối thì con số trên màn hình vẫn không đổi.
• Sai lệch đã xảy ra sẽ giữ nguyên hoặc cộng dồn đến lần về gốc tiếp theo; hệ vòng hở không tự sửa được.

Bù lại, động cơ bước vòng hở có mô-men lớn ở tốc độ thấp, giữ vị trí cứng khi đứng yên, không rung săn quanh điểm dừng và không cần dò chỉnh tham số. Chọn đủ biên mô-men và gia tốc hợp lý, một trục vòng hở chạy hàng nghìn chu kỳ liền mà không lệch bước nào.

Độ phân giải, độ chính xác và độ lặp lại

• Vi bước tăng độ phân giải nhưng không tăng tương ứng độ chính xác, vì dưới tải rotor không dừng đúng ở từng vi bước.
• Ứng dụng gắp – đặt, cắt theo chiều dài, chia độ thường cần độ lặp lại hơn độ chính xác tuyệt đối.
• Quan hệ số xung – góc quay và sai số góc bước được phân tích trong bài điều khiển góc quay động cơ bước.

2. Phần cứng của một trục định vị dùng động cơ bước

Một trục định vị gồm nhiều khối hơn “động cơ + driver”, và khối nào yếu sẽ trở thành nguồn sai số:

• Bộ phát lệnh chuyển động: tính quỹ đạo, phát xung PUL/DIR có tăng giảm tốc. Phần mức điện áp, tần số và chống nhiễu tín hiệu xung có ở bài mạch phát xung điều khiển động cơ bước.
• Driver và nguồn cấp: quyết định vi bước, dòng chạy, dòng giữ và mô-men ở tốc độ cao.
• Cơ cấu truyền động: khớp nối, vít me, đai răng, thanh răng, hộp số; nơi phát sinh khe hở và sai số tích lũy.
• Cảm biến gốc, giới hạn hành trình và (tùy chọn) encoder cho hệ vòng kín.

• Driver, nguồn cấp và bộ phát xung quyết định động cơ bước có giữ được vị trí khi chạy nhanh hay không.

Nguồn cấp ảnh hưởng trực tiếp tới độ tin cậy vị trí

Ở tốc độ cao, điện cảm cuộn dây khiến dòng không kịp đạt giá trị đặt trong mỗi bước, mô-men tụt nhanh. Nguồn điện áp thấp (ví dụ 12V cho động cơ NEMA 23) là nguyên nhân phổ biến gây mất bước khi chạy nhanh dù chạy chậm vẫn ổn. Nguồn công suất thiếu thì khi nhiều trục cùng tăng tốc sẽ sụt áp đúng lúc cần mô-men nhất. Quan hệ điện áp – tốc độ – đường cong mô-men có trong bài điều khiển tốc độ động cơ bước.

3. Tính số bước trên milimet cho vít me, đai răng, thanh răng

Hệ số bước/mm nối tọa độ trong chương trình với số xung thật. Sai hệ số này thì trục chạy đủ xung nhưng sai quãng đường, và sai số tăng tỉ lệ với chiều dài di chuyển.

Công thức chung

Bước/mm = (Số bước đủ mỗi vòng × Hệ số vi bước × Tỉ số hộp số) ÷ Quãng đường trục đi được mỗi vòng trục ra

• Động cơ 1,8° có 200 bước/vòng, động cơ 0,9° có 400 bước/vòng.
• Vít me: dùng bước tiến (lead), không dùng bước ren (pitch). Vít T8 phổ biến có pitch 2 mm, 4 đầu mối, lead 8 mm; nhầm hai giá trị làm trục chạy dài gấp 4 lần.
• Đai răng: quãng đường mỗi vòng = số răng puly × bước răng đai.
• Thanh răng – bánh răng: quãng đường mỗi vòng = π × môđun × số răng, ra số lẻ nên phải chú ý làm tròn khi hành trình dài.

Bảng bước/mm thường gặp (động cơ 1,8°, vi bước 1/16 = 3.200 xung/vòng)

• Số tính trên giấy chỉ là điểm xuất phát; puly, vít me giá rẻ có sai số chế tạo nên cần hiệu chỉnh bằng đo thực tế.
• Thêm hộp số 5:1 thì bước/mm tăng 5 lần, tốc độ tối đa của trục giảm 5 lần.
• Tần số xung cần phát = tốc độ trục (mm/s) × bước/mm: vít T8 400 bước/mm chạy 25 mm/s cần 10.000 xung/giây.

Hiệu chỉnh bước/mm bằng đo thực tế

Cho trục chạy quãng dài nhất có thể (ví dụ 200 mm), đo bằng thước cặp hoặc đồng hồ so, rồi tính: bước/mm mới = bước/mm cũ × quãng đường lệnh ÷ quãng đường đo. Luôn đo khi trục tiến về cùng một chiều ở cả hai đầu để loại khe hở. Nếu sai số thay đổi theo vị trí (đoạn đầu đúng, đoạn cuối sai), nguyên nhân là sai số bước vít me hoặc đai giãn không đều chứ không phải bước/mm.

Video dưới đây giới thiệu hộp số gắn servo kéo vít me nâng hạ, cơ cấu thường dùng khi cần định vị thẳng chính xác.

4. Homing: lập điểm gốc cho động cơ bước

Vì hệ vòng hở không biết vị trí khi vừa cấp điện, mọi chu trình phải bắt đầu bằng thao tác về gốc: cho trục chạy về một phía tới khi cảm biến tác động, rồi gán vị trí hiện tại bằng 0 (hoặc bằng giá trị offset). Mọi tọa độ sau đó tính từ điểm này.

a. Công tắc hành trình cơ khí

Rẻ, dễ lắp, phổ biến trên máy in 3D và CNC mini. Độ lặp lại phụ thuộc chất lượng công tắc, cách gắn và tốc độ chạm; loại cần gạt dài có con lăn kém hơn loại tác động thẳng vào nút. Nhược điểm là tiếp điểm mòn, dội tiếp điểm, dễ bám phoi bụi.

b. Cảm biến tiệm cận cảm ứng

Không tiếp xúc, chịu bụi, dầu, phoi tốt nên hay dùng trong máy công nghiệp, khoảng cách phát hiện kim loại 2–8 mm tùy cỡ. Điểm tác động thay đổi theo vật liệu tấm báo và nhiệt độ, nên thường dùng làm bước dò thô. Đa số chạy nguồn 10–30V, ngõ ra NPN hoặc PNP.

c. Cảm biến quang khe chữ U

Lá chắn mỏng đi qua khe chặn tia hồng ngoại; độ lặp lại tốt, phản hồi nhanh, không mòn. Cần tránh ánh sáng mạnh và bụi bám khe. Hợp với bàn xoay, cơ cấu nhẹ, môi trường sạch.

d. Homing không cảm biến bằng phát hiện kẹt (StallGuard)

Các driver Trinamic như TMC2209, TMC2130, TMC5160 đo sức phản điện động để nhận biết rotor bị chặn, dùng chính đầu hành trình cơ khí làm gốc. Tiết kiệm dây và cảm biến nhưng có giới hạn:

• Trạng thái kẹt chỉ cập nhật theo chu kỳ một hoặc vài bước đủ, nên điểm gốc có thể lệch khoảng ±1 bước đủ trở lên; với trục đai 80 bước/mm (vi bước 1/16), một bước đủ là 0,2 mm.
• Chỉ hoạt động trong một dải tốc độ; ngưỡng thay đổi theo nhiệt độ động cơ, dòng đặt, và gia tốc lớn dễ báo kẹt giả.
• Trục đâm vào đầu hành trình mỗi lần về gốc, không hợp với vít me tải nặng.

e. Xung chỉ mục Z của encoder

Trên hệ có encoder, sau khi chạm cảm biến gốc thô, trục chạy chậm tới xung Z (mỗi vòng một xung) gần nhất rồi lấy đó làm gốc. Đây là cách chính xác nhất vì xung Z gắn với vị trí cơ khí của trục động cơ. Nên chỉnh điểm tác động của cảm biến thô nằm khoảng giữa hai xung Z liên tiếp để không bắt nhầm xung vòng bên cạnh.

Quy trình homing hai pha

Sai số điểm gốc xấp xỉ bằng tốc độ tiến vào nhân với độ trễ dao động của cảm biến và bộ điều khiển, nên không thể vừa về gốc nhanh vừa chính xác trong một lần chạm:

• Chạy nhanh về phía cảm biến tới khi tác động.
• Lùi ra 2–5 mm để cảm biến nhả hẳn.
• Tiến vào lại rất chậm (khoảng 1/10 tốc độ dò thô hoặc thấp hơn), luôn cùng một chiều, gán vị trí gốc tại điểm tác động.
• Chạy ra một khoảng offset để trục không đứng đè lên cảm biến.

Nếu bộ điều khiển có ngõ vào chốt vị trí (capture/latch), nên dùng thay vì đọc cảm biến trong vòng lặp phần mềm. Sau homing, đặt giới hạn mềm (soft limit) trong phần mềm để chặn lệnh vượt hành trình, còn công tắc giới hạn cứng ở hai đầu chỉ để dừng khẩn.

Đấu cảm biến gốc đúng cách

• Công tắc hành trình nên đấu thường đóng (NC): đứt dây hoặc tuột giắc thì bộ điều khiển thấy ngay trạng thái tác động và không cho chạy.
• Dây cảm biến đi chung máng với dây pha động cơ dễ gây báo gốc giả giữa hành trình; dùng dây bọc chống nhiễu nối mass một đầu, đi tách riêng.
• Với vi điều khiển, thêm điện trở kéo lên ngoài 4,7–10 kΩ và tụ 100 nF tại chân vào, kết hợp lọc dội trong phần mềm.
• Cảm biến tiệm cận 24V phải qua opto cách ly hoặc mạch chuyển mức trước khi vào mạch 3,3V/5V.

Cách viết chương trình về gốc không chặn với các thư viện phổ biến có trong bài điều khiển động cơ bước bằng Arduino.

5. Mất bước: nguyên nhân và cách khắc phục

Mất bước là khi rotor không theo kịp từ trường do driver tạo ra và trượt sang vị trí cân bằng khác, với động cơ hai pha thường lệch bội số của 4 bước đủ. Bộ điều khiển vẫn đếm đủ xung nên toàn bộ tọa độ phía sau bị dịch: máy in 3D lệch lớp, máy CNC cắt lệch, máy cắt theo chiều dài ra sản phẩm dài ngắn không đều.

• Mất bước thật thường có tiếng gằn “rắc rắc”, động cơ rung mà trục gần như đứng yên; trượt cơ khí thường im lặng.
• Vạch dấu bút lên trục động cơ và puly hoặc khớp nối: hai vạch lệch nhau là trượt cơ khí.
• Lệch đúng một giá trị cố định mỗi lần đổi chiều là khe hở, không phải mất bước.

Thời gian thiết lập tín hiệu DIR

DIR phải ổn định trước xung PUL đầu tiên của chiều mới một khoảng tối thiểu: cỡ vài trăm nano giây với IC như A4988, thường tới vài micro giây với driver công nghiệp ngõ vào opto. Code đổi chiều rồi phát xung ngay có thể làm driver bỏ qua hoặc hiểu sai một xung, tạo sai lệch nhỏ cộng dồn mỗi lần đảo chiều mà không có tiếng động nào.

Tắt ENABLE khi đứng yên

Tắt driver lúc chờ để động cơ đỡ nóng sẽ thả rotor tự do: trục bị rung, bị đẩy hoặc trục đứng tụt xuống mà bộ đếm không biết. Đã tắt ENABLE thì phải homing lại, hoặc dùng chế độ giảm dòng giữ của driver thay vì tắt hẳn. Đa số driver tự giảm dòng còn khoảng 50% khi không nhận xung một lúc; mô-men giữ giảm theo, nên trục đứng tải nặng cần kiểm tra lại. Tăng dòng vượt định mức cũng không phải cách chữa mất bước: động cơ nóng nhanh trong khi mô-men tăng không tương xứng, và ở tốc độ cao giới hạn nằm ở điện áp nguồn.

6. Profile tăng tốc để định vị nhanh mà không mất bước

Quán tính rotor và tải đòi hỏi mô-men tăng tốc, và mô-men đó phải nằm dưới đường cong mô-men khả dụng ở mọi tốc độ trên đường đi. Ba dạng profile thường dùng:

• Tốc độ không đổi: chỉ dùng khi tốc độ chạy thấp hơn tốc độ khởi động an toàn của tổ hợp động cơ – tải.
• Hình thang: tăng tốc đều – chạy đều – giảm tốc đều, được hầu hết thư viện và bo CNC hỗ trợ.
• Đường cong S: gia tốc thay đổi mềm, giảm giật và dao động khi dừng, có ích với tải treo dài, đai răng dài, cánh tay robot.

Chọn thông số

• Gia tốc: tăng dần đến khi bắt đầu mất bước, rồi lùi về khoảng 50–70% giá trị đó.
• Tốc độ tối đa: giữ ở vùng mô-men còn ít nhất 1,5–2 lần mô-men tải yêu cầu.
• Giảm tốc: đủ dài; giảm quá gắt với tải quán tính lớn khiến tải đẩy rotor vượt trước từ trường và mất bước ngay lúc dừng.
• Chuyển động ngắn: trục chưa kịp lên tốc độ tối đa đã phải giảm tốc, profile thành hình tam giác. Code tự viết thường bỏ sót trường hợp này, gây giật ở các bước nhảy nhỏ.

Sau xung cuối, rotor và tải còn dao động quanh vị trí cân bằng vài chục mili giây. Ứng dụng chụp ảnh, khoan, gắp linh kiện nên thêm khoảng chờ ngắn trước khi thao tác hoặc dùng profile S để rút ngắn thời gian xác lập.

7. Bù khe hở (backlash) và sai số cơ khí

Khe hở là đoạn trục động cơ quay được khi đổi chiều mà bàn máy chưa nhúc nhích, sinh ra từ đai ốc vít me, bánh răng, khớp nối đàn hồi, rãnh then lỏng.

Đo khe hở: gắn đồng hồ so cố định, đầu đo tì vào bàn trượt; chạy thuận vài milimet rồi đặt về 0; ra lệnh lùi 0,1 mm và xem bàn bắt đầu di chuyển sau bao nhiêu. Lặp lại ở nhiều vị trí dọc hành trình; khe hở không đều chứng tỏ vít me mòn không đều hoặc lắp lệch.

Xử lý theo thứ tự ưu tiên

• Loại khe hở cơ khí trước: đai ốc chống rơ có lò xo cho vít me hình thang, đai ốc vít me bi có tiền tải, khớp nối tốt, căng đai đúng lực.
• Tiếp cận một chiều: luôn đi tới đích từ cùng một hướng; nếu đích nằm ngược hướng, chạy quá một đoạn lớn hơn khe hở rồi quay lại. Cách này loại khe hở hoàn toàn, dùng nhiều ở bàn chia độ, máy khoan định vị.
• Bù bằng phần mềm: khai báo khe hở để bộ điều khiển phát thêm xung mỗi lần đổi chiều. Chỉ hiệu quả khi khe hở ổn định dọc hành trình và không đổi theo tải.

Hộp số và khe hở

Hộp số tăng mô-men và độ phân giải nhưng thêm khe hở; hộp hành tinh chuyên cho servo có khe hở thấp hơn hộp bánh răng thông thường. Hộp giảm tốc trục vít NMRV tỉ số lớn có khả năng tự hãm, giữ được tải trục đứng khi mất điện, nhưng khe hở và hiệu suất thấp khiến nó không hợp với định vị chính xác hai chiều.

Giãn nở nhiệt và đai giãn

Thép giãn khoảng 11–12 µm mỗi mét cho mỗi độ C: vít me dài 1 m nóng thêm 10°C dài ra khoảng 0,12 mm. Động cơ bước tỏa nhiệt vào đầu vít qua khớp nối, nên với máy chính xác nên homing lại khi máy đã chạy ấm. Đai răng dài hoạt động như lò xo, bàn trượt trễ khi tăng tốc và dao động khi dừng; dùng đai lõi thép hoặc sợi thủy tinh, rút ngắn đoạn đai tự do và giảm gia tốc.

8. Mất điện và giữ vị trí khi tắt máy

Khi mất nguồn, động cơ bước chỉ còn mô-men định vị (detent) nhỏ hơn nhiều so với mô-men giữ khi có điện. Trục ngang thường đứng nguyên, nhưng trục đứng mang tải hoặc trục bị rung sẽ trôi mà bộ điều khiển không biết.

Lưu tọa độ vào EEPROM khi tắt máy theo quy trình giúp khởi động nhanh, nhưng chỉ đúng khi trục không bị xê dịch trong lúc tắt. Mất điện đột ngột thường không kịp ghi, và ghi liên tục mỗi lần di chuyển sẽ làm hỏng ô nhớ do giới hạn số lần ghi. Cách an toàn vẫn là homing mỗi lần cấp điện.

Giải pháp giữ trục khi mất điện

• Động cơ bước có phanh điện từ: nhả khi có điện, khóa trục khi mất điện; bắt buộc với trục đứng mang tải.
• Cơ cấu tự hãm: vít me hình thang bước nhỏ hoặc hộp số trục vít tỉ số lớn.
• Đối trọng hoặc lò xo khí: cân bằng trọng lượng trục Z, giảm nguy cơ tụt.
• Encoder tuyệt đối nhiều vòng: biết vị trí ngay khi cấp điện; thường có trên servo, ít gặp ở động cơ bước thông dụng.

9. Điều khiển vị trí động cơ bước vòng kín

Khi không thể chấp nhận mất vị trí mà không biết, cần thêm phản hồi. Có ba mức:

a. Vòng hở có giám sát encoder

Động cơ vẫn chạy vòng hở, encoder ở đuôi trục chỉ để so sánh. Khi sai lệch giữa vị trí lệnh và vị trí đo vượt ngưỡng, bộ điều khiển dừng máy báo lỗi. Hệ không tự sửa sai nhưng không bao giờ làm hỏng âm thầm cả lô sản phẩm.

b. Động cơ bước vòng kín (hybrid servo)

Driver đọc encoder liền động cơ (phổ biến 1.000 vạch, tức 4.000 xung/vòng sau nhân 4) và điều chỉnh dòng pha theo vị trí thật của rotor:

• Tải tăng đột ngột thì driver tăng dòng, trục chậm lại một chút rồi đuổi kịp thay vì mất bước.
• Dòng tỉ lệ với tải thực tế nên động cơ mát hơn nhiều so với vòng hở.
• Có ngõ ra báo lỗi (ALM) khi sai lệch vượt ngưỡng; phải nối ngõ này về bộ điều khiển để dừng máy.
• Tải vượt mô-men cực đại thì vẫn kẹt, chỉ khác là có báo lỗi. Cài sai số vạch hoặc sai chiều encoder là nguyên nhân phổ biến làm động cơ rung mạnh và báo lỗi ngay khi cấp điện.

c. Motor servo AC

Servo dùng động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu với encoder độ phân giải cao (thường từ 17 bit, 131.072 xung/vòng), có vòng vị trí, tốc độ, dòng hoàn chỉnh. Mô-men gần như không đổi tới tốc độ định mức (thường 3.000 vòng/phút) và chịu quá tải ngắn hạn khoảng 3 lần khi tăng tốc.

Khi nào nên chuyển từ động cơ bước sang servo

• Trục cần chạy trên khoảng 600–1.000 vòng/phút mà vẫn cần mô-men đáng kể.
• Tải quán tính lớn hoặc thay đổi nhiều, động cơ bước phải chọn quá cỡ mới đủ biên an toàn.
• Máy chạy liên tục nhiều ca, cần động cơ mát và êm, hoặc bắt buộc phải biết chắc vị trí.

Với các trục cỡ máy CNC gỗ, máy cắt, máy đóng gói, servo 400W hoặc motor servo 750W thường thay trực tiếp động cơ bước NEMA 23 – NEMA 34 mà vẫn nhận xung PUL/DIR như cũ. Các dải công suất khác có trong danh mục motor servo AC.

• Động cơ bước vòng kín là bước nâng cấp gọn nhất cho máy vòng hở bị mất bước vì giữ nguyên kích thước bắt và tín hiệu điều khiển.
• Không hệ phản hồi nào bù được khe hở hay trượt nằm sau vị trí gắn encoder.

Nhiều cơ cấu chỉ chạy qua lại giữa hai điểm cố định như cửa trượt, cơ cấu đẩy, cơ cấu lật. Khi đó động cơ giảm tốc mini hoặc motor 12V DC kèm hai công tắc hành trình thường bền, rẻ và chịu tải tốt hơn động cơ bước kèm bộ phát xung.

10. Kiểm tra độ lặp lại vị trí sau khi lắp máy

Gắn đồng hồ so cố định, homing, chạy tới điểm kiểm tra và đặt đồng hồ về 0. Cho trục chạy đi xa với tốc độ, gia tốc làm việc thật rồi quay về đúng tọa độ cũ, lặp lại 20–50 lần. Thử lần lượt tiếp cận một chiều, hai chiều, homing lại giữa các lần, máy nguội và máy đã chạy ấm.

• Lệch cố định lần nào cũng như nhau: sai offset hoặc bước/mm, chỉnh số là xong.
• Phân tán ngẫu nhiên: cảm biến gốc kém ổn định, dò gốc quá nhanh, nhiễu tín hiệu.
• Sai số tăng dần theo số lần chạy: mất bước, trượt khớp nối, đai nhảy răng.
• Hai giá trị khác nhau theo chiều tiếp cận: khe hở; trôi chậm theo thời gian: giãn nhiệt hoặc giá cảm biến lỏng.

Cách kiểm tra mất bước không cần dụng cụ: chạy một chương trình dài nhiều lần tăng giảm tốc, cuối chương trình về tọa độ 0, rồi cho chạy chậm vào cảm biến gốc và đếm số xung đến khi tác động. Số xung khác lần homing đầu quá vài vi bước nghĩa là máy đã mất bước trong chương trình.

11. Câu hỏi thường gặp về điều khiển vị trí động cơ bước

• Động cơ bước có tự biết vị trí của nó không? Không. Động cơ bước tiêu chuẩn không có cảm biến, vị trí chỉ là số xung bộ điều khiển đã đếm. Muốn biết vị trí thật phải gắn encoder hoặc dùng động cơ bước vòng kín.
• Vì sao mỗi lần bật máy phải chạy về gốc? Khi tắt nguồn, bộ điều khiển mất số đếm và trục có thể đã bị xê dịch. Homing tạo lại điểm tham chiếu cơ khí cố định; chỉ hệ có encoder tuyệt đối nhiều vòng mới bỏ qua được bước này.
• Công tắc hành trình nên đấu thường đóng hay thường mở? Nên đấu thường đóng (NC). Dây đứt hay giắc lỏng sẽ giống như công tắc đã tác động nên máy dừng an toàn; đấu thường mở mà đứt dây thì trục có thể đâm vào đầu hành trình.
• Tính bước/mm cho vít me T8 thế nào? Lấy số xung mỗi vòng chia cho bước tiến (lead). Động cơ 1,8° vi bước 1/16 là 3.200 xung/vòng, vít T8 lead 8 mm cho 400 bước/mm, vít lead 2 mm cho 1.600 bước/mm. Kiểm tra lead bằng cách đánh dấu đai ốc rồi quay vít đúng một vòng.
• Làm sao phân biệt mất bước với trượt khớp nối? Vạch dấu lên trục động cơ và khớp nối hoặc puly. Sau khi lệch mà hai vạch vẫn thẳng hàng là mất bước; hai vạch lệch nhau là trượt cơ khí.
• Homing không cảm biến (StallGuard) có thay hẳn được công tắc hành trình không? Chỉ với cơ cấu nhẹ dẫn bằng đai như máy in 3D, máy vẽ. Điểm gốc có thể lệch khoảng một bước đủ và thay đổi theo nhiệt độ, dòng đặt; máy CNC cắt gọt hoặc trục vít me tải nặng nên dùng cảm biến vật lý.
• Có nên lưu vị trí vào EEPROM để khỏi homing? Chỉ nên coi là tiện ích. Mất điện đột ngột không kịp ghi, trục bị đẩy lúc tắt máy thì số lưu sai, và ghi liên tục làm hao mòn bộ nhớ.
• Trục Z bị tụt khi tắt nguồn hoặc khi tắt ENABLE thì xử lý sao? Dùng động cơ có phanh điện từ, vít me bước nhỏ tự hãm, hộp số trục vít hoặc đối trọng; trong phần mềm không tắt ENABLE trục Z khi chờ. Sau mỗi lần tụt phải homing lại.
• Động cơ bước vòng kín có còn bị mất bước không? Quá tải nhẹ hoặc tức thời thì driver tự bù và trục đuổi kịp. Tải vượt mô-men cực đại thì vẫn kẹt nhưng driver báo lỗi, vì vậy ngõ ALM phải nối về bộ điều khiển.
• Bù khe hở bằng phần mềm có triệt để không? Chỉ đúng khi khe hở ổn định dọc hành trình và không đổi theo tải. Vít me mòn không đều hay hộp số rơ lớn thì bù cố định có thể làm sai thêm; chắc chắn hơn là giảm khe hở cơ khí và tiếp cận đích từ một chiều.
• Cảm biến tiệm cận 24V có nối thẳng vào Arduino được không? Không nên. Loại NPN cần qua opto cách ly hoặc mạch kéo lên về 5V, còn loại PNP sẽ đưa 24V vào chân và làm hỏng vi điều khiển.
• Khi nào nên đổi từ động cơ bước sang motor servo? Khi trục cần chạy nhanh trên khoảng 600–1.000 vòng/phút với mô-men lớn, tải quán tính thay đổi, máy chạy liên tục nhiều ca, hoặc bắt buộc phải biết chắc vị trí. Nếu chỉ cần hết mất bước ở tốc độ trung bình, động cơ bước vòng kín ít phải thay đổi hơn.