Động cơ bước lưỡng cực: nguyên lý cầu H, cách đấu dây và chọn nguồn, driver

Động cơ bước lưỡng cực (bipolar stepper) là loại động cơ bước mà dòng điện trong mỗi cuộn pha được đảo chiều qua lại bằng mạch cầu H, thay vì chỉ chạy một chiều như động cơ đơn cực. Nhờ dùng toàn bộ cuộn dây để sinh từ trường, nó cho mô-men lớn hơn khoảng 40% so với cách kích đơn cực trên cùng một thân motor, vì vậy gần như toàn bộ step motor 2 pha dùng trong máy CNC mini, máy in 3D, máy khắc laser, máy đóng gói và bàn trượt tuyến tính hiện nay đều chạy ở chế độ lưỡng cực.

Với người mua và người lắp đặt, phần khó của động cơ bước lưỡng cực không nằm ở nguyên lý mà ở các quyết định thực tế: motor 8 dây nên đấu nối tiếp hay song song, nguồn bao nhiêu vôn là đủ mà không làm nóng motor, đặt dòng driver theo số nào trên tem, vì sao motor đang chạy êm thì đến một tốc độ nhất định lại rung mạnh rồi đứng im. Các mục dưới đây đi thẳng vào từng vấn đề đó, kèm công thức và con số để tính được ngay.

Nếu cần cái nhìn tổng quan về các loại step motor trước khi đọc sâu, có thể xem bài động cơ bước và các loại thông dụng.

1. Động cơ bước lưỡng cực là gì và hoạt động thế nào

Động cơ bước lưỡng cực có mỗi pha là một cuộn dây liền, hai đầu cuộn đưa ra ngoài thành hai dây. Motor 2 pha lưỡng cực tiêu chuẩn vì thế có 4 dây: cặp A+/A− và cặp B+/B−. Không có dây chung (center tap) như motor đơn cực. Từ "lưỡng cực" chỉ việc cực từ trên răng stato được đổi N–S bằng cách đổi chiều dòng điện trong cùng một cuộn, chứ không phải bằng cách chuyển sang nửa cuộn khác.

Trình tự kích bước đủ (full step) của motor lưỡng cực

Ở chế độ bước đủ hai pha cùng kích, driver lần lượt đưa dòng vào hai cuộn theo bốn trạng thái lặp lại. Mỗi trạng thái quay rôto đi một góc bước (1,8° với motor hybrid 200 bước/vòng):

Đảo thứ tự các bước thì motor quay ngược. Ở chế độ vi bước, driver không đảo dòng đột ngột mà tạo dòng hai cuộn theo dạng gần sin và cos lệch nhau 90° điện, nhờ đó rôto dịch từng phần nhỏ của góc bước.

Mạch cầu H – vì sao lưỡng cực cần driver phức tạp hơn

Để đảo chiều dòng trong một cuộn chỉ với một nguồn DC, mỗi cuộn cần một mạch cầu H gồm 4 khóa bán dẫn (MOSFET hoặc BJT). Khi bật cặp khóa chéo Q1–Q4, dòng chạy từ A+ sang A−; khi bật cặp Q2–Q3, dòng chạy ngược lại. Motor 2 pha cần hai cầu H, tức 8 khóa. Driver tốt còn phải có:

• Thời gian chết (dead time) để hai khóa cùng một nhánh không bao giờ dẫn đồng thời, tránh ngắn mạch nguồn.
• Diode hoặc chế độ dẫn đồng bộ cho dòng hồi của cuộn cảm khi khóa tắt.
• Mạch băm dòng (chopper) đo dòng qua điện trở shunt, tự cắt khi dòng chạm ngưỡng đặt, nhờ đó dùng được nguồn cao hơn nhiều lần điện áp định mức của motor.

Các IC phổ biến như A4988, DRV8825, TMC2209, TB6600 đều tích hợp sẵn hai cầu H và mạch băm dòng. Riêng L298 là cầu H kép đời cũ, không có chopper tích hợp và sụt áp lớn trên khóa BJT; chi tiết cách dùng và giới hạn của nó có trong bài điều khiển động cơ bước dùng L298.

Xác định cặp dây cuộn A, cuộn B trên motor 4 dây

Màu dây không thống nhất giữa các hãng, nên cách chắc chắn nhất là đo:

• Đặt đồng hồ vạn năng ở thang Ω, đo từng cặp dây. Hai dây cùng cuộn cho điện trở vài ohm (thường 0,5–5 Ω với motor NEMA 17, NEMA 23); hai dây khác cuộn cho kết quả hở mạch.
• Cách không cần đồng hồ: chập hai dây bất kỳ rồi xoay trục bằng tay. Nếu trục nặng hẳn và có cảm giác "lợn cợn", đó là một cặp cùng cuộn.
• Cực tính A+ hay A− không cần xác định trước. Đấu vào driver mà motor quay ngược chiều mong muốn thì chỉ cần đảo hai dây của một cuộn (A+ với A−), hoặc đổi chiều trong phần mềm.
• Nếu motor chỉ rung tại chỗ mà không quay, gần như chắc chắn đã lẫn một dây của cuộn A sang cuộn B.

2. So sánh động cơ bước lưỡng cực và đơn cực

Cùng một thân motor có dây ra 6 hoặc 8 sợi, ta có thể chạy theo kiểu đơn cực (mỗi lần chỉ dùng nửa cuộn) hoặc lưỡng cực (dùng cả cuộn). Khác biệt chính tóm trong bảng sau; phần mạch kéo, diode dập và cách nhận diện motor 6 dây có trong bài động cơ bước đơn cực.

Con số "khoảng 40%" xuất phát từ việc khi dùng cả cuộn, số vòng dây có dòng chạy tăng gấp đôi; để giữ cùng công suất tổn hao nhiệt, dòng phải giảm còn 1/√2 ≈ 0,707 lần, nên ampe-vòng (quyết định lực từ) tăng √2 ≈ 1,41 lần. Ở tốc độ cao, lợi thế này mất dần vì điện cảm cả cuộn lớn hơn, đây là lý do có thêm các kiểu đấu ở mục kế tiếp.

3. Đấu motor 8 dây và 6 dây thành động cơ bước lưỡng cực

Motor 8 dây có mỗi pha chia thành hai nửa cuộn độc lập (4 cuộn, 8 đầu dây). Motor 6 dây có mỗi pha là một cuộn có điểm giữa đưa ra ngoài. Cả hai đều chạy được với driver lưỡng cực, chỉ khác cách gom dây. Nhiều motor tháo từ máy in, máy photo của Nhật ghi "4 phase" trên tem thực chất là loại này; cách đọc tem và quy đổi được trình bày ở bài động cơ bước 4 pha.

a. Đấu nối tiếp (series) motor 8 dây

Nối đầu cuối của nửa cuộn thứ nhất với đầu đầu của nửa cuộn thứ hai trong cùng pha, hai đầu còn lại đưa vào A+ và A−; làm tương tự cho pha B. Nếu đấu ngược cực tính hai nửa cuộn, từ trường triệt tiêu nhau, motor gần như không có lực dù dòng vẫn chạy và vẫn nóng.

• Điện trở pha tăng 2 lần, điện cảm pha tăng 4 lần so với một nửa cuộn.
• Dòng đặt cho driver = dòng định mức đơn cực (dòng một nửa cuộn ghi trên datasheet) × 0,707.
• Mô-men giữ và mô-men tốc độ thấp tốt nhất với dòng nhỏ nhất, hợp với driver dòng thấp.
• Mô-men tụt nhanh khi tăng tốc, vì điện cảm lớn làm dòng không kịp lên.

b. Đấu song song (parallel) motor 8 dây

Hai nửa cuộn cùng pha đấu song song, đúng cực tính, rồi đưa vào A+ và A−.

• Điện trở pha giảm còn 1/2, điện cảm pha bằng điện cảm một nửa cuộn (bằng 1/4 kiểu nối tiếp).
• Dòng đặt cho driver = dòng định mức đơn cực × 1,414, tức gấp đôi kiểu nối tiếp.
• Mô-men tốc độ thấp tương đương kiểu nối tiếp, nhưng giữ được mô-men ở tốc độ cao hơn rõ rệt.
• Cần driver dòng lớn; với motor điện cảm rất thấp, một số driver nhỏ sẽ khó băm dòng mượt, gây rung ở vi bước.

c. Đấu motor 6 dây kiểu cả cuộn và nửa cuộn

Motor 6 dây không đấu song song được. Có hai lựa chọn:

• Cả cuộn: bỏ trống dây giữa, dùng hai đầu cuộn. Tương đương kiểu nối tiếp của motor 8 dây: dòng đặt = dòng đơn cực × 0,707, mô-men thấp tốc tốt, tốc độ cao kém.
• Nửa cuộn: dùng dây giữa và một đầu cuộn, đầu còn lại để trống và cách điện. Dòng đặt = dòng đơn cực, điện cảm chỉ bằng 1/4 kiểu cả cuộn, mô-men thấp tốc giảm nhưng chạy nhanh tốt hơn.

Bảng quy đổi nhanh cho cùng một motor (lấy nửa cuộn làm gốc: R, L, I)

Ví dụ: motor 8 dây ghi dòng đơn cực 3 A/pha. Đấu nối tiếp thì đặt driver khoảng 2,1 A; đấu song song thì cần khoảng 4,2 A. Driver chỉ chịu tối đa 3 A thì chọn nối tiếp hoặc nửa cuộn, không chọn song song rồi hạ dòng, vì như vậy lại mất mô-men thấp tốc.

Lưu ý khi đấu dây

• Mỗi nửa cuộn có đầu "đầu" và đầu "cuối"; datasheet thường ghi rõ cặp màu dây nào nối với nhau. Không có tài liệu thì thử: đấu sai cực tính hai nửa cuộn, motor yếu hẳn và trục xoay nhẹ khi có điện.
• Mối nối giữa hai nửa cuộn phải hàn hoặc bấm cos chắc chắn, bọc co nhiệt; mối nối lỏng sẽ phát nhiệt và gây mất bước ngắt quãng.
• Luôn ngắt nguồn driver trước khi tháo, cắm dây motor. Rút dây motor khi driver đang cấp dòng tạo xung điện áp cảm ứng rất cao, là nguyên nhân phổ biến làm chết IC driver.

4. Chọn điện áp nguồn cho động cơ bước lưỡng cực

Nhiều người thấy tem ghi "2,8 V" thì nghĩ phải cấp nguồn 2,8 V. Thực tế, 2,8 V chỉ là điện áp làm dòng định mức chạy qua điện trở cuộn khi đứng yên (U = I × R). Với driver băm dòng, nguồn cấp phải cao hơn nhiều lần để dòng kịp đạt giá trị đặt mỗi khi đảo chiều, vì cuộn dây là một cuộn cảm chống lại sự thay đổi dòng.

Hằng số thời gian điện L/R

Dòng trong cuộn tăng theo hằng số thời gian τ = L/R. Ví dụ cuộn 3 mH, 1 Ω có τ = 3 ms; nếu chỉ cấp đúng điện áp định mức thì mất cỡ 3τ ≈ 9 ms dòng mới gần đạt định mức, trong khi ở 600 vòng/phút (200 bước/vòng) mỗi bước đủ chỉ kéo dài 0,5 ms. Cấp điện áp cao hơn và để driver tự cắt dòng giúp dòng tăng nhanh gần như tuyến tính với tốc độ V/L.

Công thức chọn điện áp nguồn tối đa: V = 32 × √L

Quy tắc thực nghiệm được dùng rộng rãi trong ngành CNC: điện áp nguồn tối đa nên dùng (V) xấp xỉ 32 nhân căn bậc hai điện cảm pha tính bằng mH. Vượt xa giá trị này, motor được lợi tốc độ không đáng kể nhưng tổn hao sắt và tổn hao băm dòng tăng mạnh, vỏ motor nóng quá mức dù dòng đặt đúng.

Cách dùng công thức đúng:

• L phải là điện cảm theo kiểu đấu thực tế. Motor 8 dây đấu nối tiếp có L gấp 4 lần đấu song song, nên điện áp tối đa cho phép gấp 2 lần.
• Điện áp tính được là trần, không phải bắt buộc. Nguồn thực tế còn bị giới hạn bởi driver: A4988 tối đa 35 V, DRV8825 tối đa 45 V, TMC2209 khoảng 29 V; với các driver này nên chừa biên an toàn 10–20% vì điện áp hồi từ motor khi giảm tốc có thể đẩy nguồn lên cao hơn.
• Mức dưới thường lấy tối thiểu khoảng 5 lần điện áp định mức trên tem để driver còn băm dòng hiệu quả.
• Chọn nguồn theo điện áp trước, sau đó mới tính dòng nguồn; dòng nguồn DC thường thấp hơn tổng dòng pha nhiều, khoảng 2/3 tổng dòng pha đặt của các motor là đủ cho phần lớn ứng dụng.

Tốc độ góc (corner speed)

Mỗi tổ hợp motor – nguồn có một tốc độ "góc" mà quá đó mô-men bắt đầu tụt nhanh. Tốc độ này tỉ lệ thuận với điện áp nguồn và tỉ lệ nghịch với tích L × I. Vì vậy, muốn motor giữ lực ở tốc độ cao có ba hướng: tăng điện áp (trong giới hạn 32√L), chuyển sang đấu song song hoặc nửa cuộn để giảm L, hoặc chọn motor có điện cảm thấp hơn ngay từ đầu.

5. Đường cong mô-men – tốc độ và back-EMF

Datasheet động cơ bước lưỡng cực thường có biểu đồ mô-men theo tốc độ, đo với một driver và điện áp cụ thể. Đọc đúng biểu đồ này quan trọng hơn con số mô-men giữ (holding torque) in to trên trang đầu.

Ba đại lượng mô-men cần phân biệt

• Mô-men giữ: mô-men lớn nhất trục chịu được khi motor đứng yên, cấp đủ dòng định mức ở chế độ hai pha cùng kích. Đây là số lớn nhất, chỉ đúng khi đứng yên.
• Mô-men kéo vào (pull-in): tải lớn nhất mà motor có thể khởi động và dừng tức thời ở một tần số xung, không cần tăng tốc. Đường này nằm thấp và chỉ có ý nghĩa với hệ không có tăng/giảm tốc.
• Mô-men kéo ra (pull-out): tải lớn nhất motor giữ được khi đã chạy ở tốc độ đó nhờ có tăng tốc dần. Đây là đường dùng để chọn motor cho máy CNC, máy in 3D.

Thực tế với motor hybrid 2 pha, mô-men kéo ra ở vùng thấp tốc thường chỉ còn khoảng 70–80% mô-men giữ, và tiếp tục giảm theo tốc độ. Biểu đồ đo ở 48 V sẽ không còn đúng nếu bạn chạy 24 V; với nguồn thấp hơn, phần đường cong sau tốc độ góc sẽ tụt sớm hơn.

Back-EMF – vì sao motor yếu dần khi quay nhanh

Khi rôto nam châm quay, mỗi cuộn dây tự sinh ra một điện áp cảm ứng ngược (back-EMF) tỉ lệ với tốc độ. Điện áp hiệu dụng còn lại để đẩy dòng vào cuộn bằng điện áp nguồn trừ đi back-EMF và sụt áp trên điện cảm. Đến một tốc độ, tổng này gần bằng điện áp nguồn, dòng không còn đạt mức đặt dù driver mở hết, mô-men tụt mạnh và motor dễ mất bước rồi dừng hẳn (stall). Một số hệ quả thực tế:

• Motor dài thân (mô-men giữ lớn) thường có hằng số back-EMF lớn, nên lực tốt ở tốc thấp nhưng có thể thua motor ngắn thân ở tốc độ cao nếu cùng nguồn.
• Xoay trục motor bằng tay nhanh khi đang nối vào driver đã tắt nguồn có thể làm đèn báo của bo mạch sáng lên: back-EMF đi qua diode của cầu H nạp ngược vào đường nguồn. Kéo bàn máy nhanh bằng tay khi tắt điện nhiều lần có thể làm hỏng bo mạch; nên kéo chậm hoặc tháo đai.
• Khi giảm tốc gấp với tải quán tính lớn, năng lượng hồi về nguồn làm điện áp nguồn tăng vọt. Với nguồn đã sát giới hạn driver, cần thêm tụ lớn hoặc mạch xả năng lượng.

6. Cộng hưởng và cách làm động cơ bước lưỡng cực chạy êm

Rôto của motor bước cùng với tải là một hệ lò xo – khối lượng: mỗi bước, rôto vọt qua vị trí cân bằng rồi dao động tắt dần. Khi tần số bước trùng với tần số dao động riêng, biên độ dao động cộng dồn, motor rung, kêu to và có thể mất bước.

Cộng hưởng tốc độ thấp

Xuất hiện ở tần số bước tương ứng tần số dao động riêng của rôto, với motor hybrid 2 pha cỡ nhỏ thường quanh khoảng 100–200 bước đủ mỗi giây. Ở chế độ bước đủ hoặc nửa bước, vùng này rất dễ nhận ra: motor kêu "rè rè", trục rung, đôi khi quay ngược. Vi bước gần như xóa được hiện tượng này vì mỗi lần dịch chỉ còn một phần nhỏ góc bước, năng lượng kích dao động rất nhỏ.

Cộng hưởng tầng giữa (mid-band resonance)

Đây là hiện tượng khó chịu hơn: motor tăng tốc êm, đến một dải tốc độ trung bình thì mô-men đột ngột sụt, motor rung lắc rồi đứng im dù tải nhẹ, trong khi nếu "vượt" qua được dải đó thì chạy nhanh hơn vẫn tốt. Nguyên nhân là sự tương tác giữa dao động của rôto, back-EMF và mạch dòng của driver, tạo ra dao động không ổn định ở tần số thấp hơn nhiều so với tần số bước. Vi bước không loại bỏ được cộng hưởng tầng giữa, vì nó không phụ thuộc vào kích thước bước.

Các cách giảm cộng hưởng, từ dễ đến khó

• Bật vi bước cao (1/8, 1/16 trở lên): xử lý tốt cộng hưởng tốc độ thấp và giảm tiếng ồn tổng thể. Lưu ý vi bước tăng độ mịn nhưng không tăng độ chính xác vị trí tương ứng; sai số vi bước thực tế phụ thuộc chất lượng motor và driver.
• Đặt gia tốc đủ lớn để đi nhanh qua vùng cộng hưởng thay vì chạy lâu trong vùng đó, và tránh đặt tốc độ chạy cố định rơi đúng dải rung.
• Chỉnh dòng và điện áp: giảm dòng đặt 10–20% hoặc thay đổi điện áp nguồn làm dịch vùng cộng hưởng. Dòng quá dư thừa cũng làm motor rung hơn ở tốc thấp.
• Dùng driver có chức năng chống cộng hưởng (anti-resonance): các driver số đời mới đo dòng, ước lượng dao động rôto và bù ngược trong vòng điều khiển, giảm mạnh cộng hưởng tầng giữa. Nhiều driver cho phép tự dò tham số motor khi bật nguồn lần đầu; nên để chức năng này chạy với motor đã gắn đúng tải.
• Lắp bộ giảm chấn quán tính (damper): đĩa quán tính có lớp nhớt hoặc cao su gắn vào đầu trục sau của motor hai đầu trục. Damper hấp thụ năng lượng dao động, rất hiệu quả với cộng hưởng tầng giữa, đổi lại tăng quán tính và làm giảm gia tốc tối đa một chút.
• Tăng độ cứng cơ khí và tỉ lệ quán tính hợp lý: khớp nối mềm quá, đai lỏng, khung lắp mỏng đều khuếch đại cộng hưởng. Đai GT2 căng đúng, khớp nối dạng màng hoặc dạng vấu cứng hơn khớp lò xo giúp hệ êm hơn.

Khi máy cần chạy nhanh liên tục, tải thay đổi và không chấp nhận mất bước, nên cân nhắc step vòng kín có encoder hoặc chuyển hẳn sang motor servo; servo có vòng phản hồi vị trí nên không có hiện tượng mất bước do cộng hưởng.

7. Chọn driver theo dòng pha cho động cơ bước lưỡng cực

Driver là phần quyết định động cơ bước lưỡng cực có phát huy hết lực hay không. Tiêu chí chọn theo thứ tự ưu tiên:

Dòng pha cần đặt

Dòng ghi trên tem motor là dòng mỗi pha ở chế độ bước đủ; cách quy đổi sang giá trị peak hay RMS khi nhập vào từng loại driver được trình bày ở bài động cơ bước 2 pha.

• Driver phải có dòng định mức liên tục ≥ dòng cần đặt. Các module nhỏ ghi "2 A" thường chỉ đạt được khi có tản nhiệt và quạt; không làm mát thì thực tế khoảng 1 – 1,5 A.
• Với motor 8 dây, dòng cần đặt phụ thuộc kiểu đấu (mục 3), nên quyết định kiểu đấu trước rồi mới chọn driver.

Bảng tham khảo nhóm driver theo dòng pha motor

Thông số cụ thể từng dòng driver kiểu TB6600 và cách đặt công tắc dòng, vi bước có trong bài mạch điều khiển động cơ bước TB6600.

Các tính năng nên có trên driver lưỡng cực

• Tự giảm dòng khi đứng yên (idle current reduction): thường giảm còn khoảng 50% sau 0,5–1 giây không có xung, giúp motor bớt nóng. Không bật nếu trục đứng yên phải giữ tải lớn (trục Z, trục đứng không có phanh).
• Chế độ băm dòng phù hợp: chế độ kiểu "mixed decay" hoặc các chế độ thích nghi giúp dòng bám sin tốt ở cả tốc thấp và cao. Motor điện cảm thấp đấu song song chạy trên driver băm dòng kém sẽ kêu và rung ở vi bước.
• Ngõ vào cách ly quang và tần số xung đủ cao: ở vi bước 1/16, motor 200 bước/vòng chạy 600 vòng/phút cần 32.000 xung/giây; driver và bộ phát xung phải đáp ứng được.
• Bảo vệ quá dòng, quá áp, ngắn mạch pha: cứu driver khi lỡ chạm dây, nhưng không bảo vệ được trường hợp rút dây motor khi đang có điện.

Cảnh báo khi lắp driver

• Không đặt dòng cao hơn dòng tem motor để "tăng lực": lõi từ bão hòa nên mô-men tăng rất ít, còn nhiệt tăng theo bình phương dòng.
• Dây motor dài nên dùng cáp xoắn đôi có chống nhiễu, đi tách khỏi dây tín hiệu xung.

8. Ứng dụng phổ biến của động cơ bước lưỡng cực

Nhờ mô-men lớn trên thân nhỏ, giữ vị trí tốt khi đứng yên và điều khiển vòng hở đơn giản, động cơ bước lưỡng cực có mặt trong hầu hết thiết bị định vị cỡ nhỏ và vừa:

• Máy in 3D, máy khắc laser mini dùng motor size 42; kích thước, dòng và cách thay thế xem bài động cơ bước NEMA 17.
• Máy CNC router, bàn trượt vít me, máy đóng gói, máy dán nhãn, bơm định lượng dùng motor size 57, 60, 86.
• Mâm xoay, cửa đóng mở cần mô-men lớn ở tốc độ rất thấp thường ghép hộp số hành tinh; cách chọn tỉ số có ở bài động cơ bước có hộp số.

9. Câu hỏi thường gặp về động cơ bước lưỡng cực

• Động cơ bước 4 dây có phải luôn là động cơ bước lưỡng cực không? Với motor hybrid 2 pha thì đúng: 4 dây nghĩa là hai cuộn liền không có điểm giữa, chỉ chạy được bằng driver lưỡng cực có cầu H. Đo điện trở sẽ thấy hai cặp dây, mỗi cặp vài ohm và hai cặp hở mạch với nhau. Không thể chạy motor 4 dây bằng mạch đơn cực kiểu ULN2003 vì không có dây chung để nối nguồn.

• Có thể dùng driver đơn cực cho động cơ bước lưỡng cực không? Không. Driver đơn cực chỉ kéo dòng một chiều qua từng nửa cuộn và cần dây chung nối nguồn dương, trong khi motor lưỡng cực 4 dây không có dây này. Chiều ngược lại thì được: motor 6 dây hoặc 8 dây đều có thể đấu lại để chạy với driver lưỡng cực.

• Motor 8 dây nên đấu nối tiếp hay song song? Nếu driver hạn chế dòng hoặc máy chủ yếu chạy chậm, tải nặng, chọn nối tiếp. Nếu cần tốc độ cao và driver đủ dòng (gấp đôi so với nối tiếp), chọn song song. Ở tốc độ thấp hai kiểu cho mô-men gần như nhau khi đặt đúng dòng tương ứng; khác biệt chỉ lộ rõ khi tăng tốc.

• Vì sao đấu nhầm cực tính hai nửa cuộn của motor 8 dây thì motor vẫn nóng mà gần như không có lực? Khi hai nửa cuộn cùng pha đấu ngược chiều, từ trường của chúng triệt tiêu nhau nên lực từ lên rôto gần bằng không, trong khi dòng vẫn chạy qua điện trở cuộn và sinh nhiệt bình thường. Dấu hiệu là trục xoay nhẹ dù driver đã cấp điện. Đổi chỗ hai đầu của một nửa cuộn trong pha đó là motor có lực trở lại.

• Làm sao tính điện áp nguồn tối đa cho động cơ bước lưỡng cực? Lấy điện cảm pha (mH) theo kiểu đấu thực tế, khai căn rồi nhân 32. Ví dụ motor 2,8 mH cho khoảng 54 V, chọn nguồn 48 V là hợp lý nếu driver chịu được. Không biết điện cảm thì đo bằng đồng hồ LCR hoặc tra datasheet; tránh đoán từ kích thước thân.

• Vì sao động cơ bước lưỡng cực chạy nhanh thì yếu và mất bước? Điện cảm cuộn dây và back-EMF tăng theo tốc độ làm dòng không kịp đạt giá trị đặt, nên mô-men giảm dần sau tốc độ góc. Cách cải thiện là tăng điện áp nguồn trong giới hạn, giảm điện cảm bằng kiểu đấu song song hoặc nửa cuộn, giảm gia tốc, hoặc chọn motor điện cảm thấp hơn.

• Motor chạy êm ở tốc thấp nhưng đến một tốc độ nhất định thì rung mạnh rồi đứng im, xử lý thế nào? Đó thường là cộng hưởng tầng giữa. Thử tăng gia tốc để đi nhanh qua dải đó, đổi điện áp nguồn hoặc giảm dòng 10–20%, dùng driver có chức năng chống cộng hưởng, hoặc lắp damper vào trục sau. Tăng vi bước thường không giải quyết được hiện tượng này.

• Đảo chiều quay động cơ bước lưỡng cực thế nào khi không đổi phần mềm? Đảo hai dây của một cuộn bất kỳ, ví dụ đổi chỗ A+ và A−, motor sẽ quay ngược. Không đảo cả hai cuộn cùng lúc vì như vậy chiều quay giữ nguyên. Nhớ tắt nguồn driver trước khi đổi dây.

• Motor 6 dây dùng với driver lưỡng cực nên đặt dòng bao nhiêu? Nếu đấu cả cuộn (bỏ dây giữa) thì đặt khoảng 0,707 lần dòng đơn cực ghi trên tem; nếu đấu nửa cuộn (dây giữa và một đầu) thì đặt bằng dòng đơn cực. Ví dụ tem ghi 2 A đơn cực: cả cuộn đặt khoảng 1,4 A, nửa cuộn đặt 2 A.

• Vì sao motor đấu song song chạy trên driver nhỏ lại kêu rít và rung khi vi bước? Đấu song song làm điện cảm và điện trở pha rất thấp, dòng tăng giảm quá nhanh nên mạch băm dòng của driver nhỏ khó giữ dòng bám đúng dạng sin, nhất là ở tốc thấp. Kết quả là tiếng rít, rung và vi bước không đều. Cách xử lý là chuyển sang đấu nối tiếp, tăng tần số băm hoặc đổi chế độ decay nếu driver cho phép, hoặc dùng driver dòng lớn có băm dòng thích nghi.

• Driver lưỡng cực có cần giảm dòng khi motor đứng yên không? Nên bật nếu trục không phải giữ tải lớn khi dừng, vì motor bước tiêu thụ dòng tối đa cả lúc đứng yên và nóng nhất trong trạng thái này. Với trục đứng hoặc trục có lực tác động khi dừng, giảm dòng có thể làm trượt vị trí; khi đó giữ nguyên dòng hoặc chỉ giảm nhẹ.

• Cáp motor dài 5–10 m có ảnh hưởng động cơ bước lưỡng cực không? Có. Cáp dài làm tăng điện trở, điện dung và nhiễu phát xạ, có thể gây rung ở vi bước và nhiễu sang dây xung. Dùng dây tiết diện đủ (từ 0,5 mm² trở lên với dòng 3–4 A), cáp xoắn đôi có lưới chống nhiễu nối đất một đầu phía driver, và đi tách khỏi dây tín hiệu.