Die Entwicklung der Schrittmotorantriebstechnologie, jede technologische Innovation wird mehrere Marktrevolutionen mit sich bringen, wobei Spitzentechnologie den Markt anführen wird.
1. Konstantspannungsansteuerung
Die Einspannungsansteuerung bezieht sich auf den Betrieb der Motorwicklung, bei dem die Wicklungsspannung nur in eine Richtung anliegt und die einzelnen Wicklungen abwechselnd mit Spannung versorgt werden. Dieses Verfahren ist relativ alt und wird heutzutage praktisch nicht mehr angewendet.
Vorteile: Die Schaltung ist einfach, es gibt wenige Bauteile, die Steuerung ist ebenfalls einfach, die Realisierung ist relativ einfach.
Nachteile: Es muss ein ausreichend großer Transistor für die Schaltvorgänge bereitgestellt werden, die Schrittmotordrehzahl ist relativ niedrig, die Motorvibrationen sind relativ hoch, und es entsteht Wärme. Da es nicht mehr verwendet wird, ist es nicht mehr ausführlich beschrieben.
2. Hoch- und Niederspannungsantrieb
Da die Konstantspannungsansteuerung viele Nachteile aufweist, wurden im Zuge der Weiterentwicklung der Technologie neue Hoch- und Niederspannungsansteuerungen entwickelt, um einige dieser Nachteile zu beheben. Das Prinzip der Hoch- und Niederspannungsansteuerung besteht darin, dass bei einer Ganzschrittbewegung des Motors die Hochspannungssteuerung, bei einer Halbschrittbewegung die Niederspannungssteuerung und beim Anhalten die Niederspannungssteuerung zum Einsatz kommt.
Vorteile: Die Hoch- und Niederspannungssteuerung verbessert Vibrationen und Geräusche bis zu einem gewissen Grad; außerdem wird erstmals das Konzept des Unterteilungssteuerungs-Schrittmotors vorgeschlagen und der Betriebsmodus der Halbierung des Stroms beim Anhalten ebenfalls.
Nachteile: Die Schaltung ist im Vergleich zur Konstantspannungsansteuerung komplex, die Anforderungen an die Hochfrequenzeigenschaften des Transistors sind hoch, der Motor vibriert bei niedrigen Drehzahlen immer noch relativ stark, die Wärmeentwicklung ist immer noch relativ hoch, und heutzutage wird diese Ansteuerungsart im Grunde nicht mehr verwendet.
3. Selbsterregter Konstantstrom-Chopperantrieb
Der selbsterregte Konstantstrom-Chopper-Antrieb arbeitet mit einer Hardwarekonstruktion, die so ausgelegt ist, dass bei Erreichen eines bestimmten Stromwerts der Stromfluss durch die Hardware unterbrochen wird. Anschließend wird eine andere Wicklung bestromt, eine weitere Wicklung wird mit Strom auf einen festen Wert bestromt, und dann wird der Stromfluss durch die Hardware wieder unterbrochen usw., um den Schrittmotorbetrieb voranzutreiben.
Vorteile: Der Geräuschpegel wird deutlich reduziert, die Geschwindigkeit wird bis zu einem gewissen Grad erhöht, die Leistung ist im Vergleich zu den ersten beiden Typen in gewisser Weise verbessert.
Nachteile: Die Anforderungen an die Schaltungsauslegung sind relativ hoch, die Anforderungen an die Störfestigkeit der Schaltung sind hoch, es besteht die Gefahr von Hochfrequenzstörungen und dem Durchbrennen von Treiberkomponenten, die Leistungsanforderungen an die Komponenten sind hoch.
4. Aktueller Vergleich: Chopper-Antrieb (derzeit die am häufigsten verwendete Technologie auf dem Markt)
Bei der Stromvergleichs-Chopper-Ansteuerung wird der Wicklungsstrom des Schrittmotors in ein bestimmtes Verhältnis zur Spannung gesetzt und mit einem voreingestellten Ausgangswert des D/A-Wandlers verglichen. Das Vergleichsergebnis steuert den Leistungsröhrenschalter, um so den Wicklungsphasenstrom zu steuern.
Vorteile: Die Bewegungssteuerung simuliert die Eigenschaften einer Sinuswelle, wodurch die Leistung erheblich verbessert wird. Die Bewegungsgeschwindigkeit und das Geräusch sind relativ gering, es kann eine relativ hohe Unterteilung verwendet werden. Es handelt sich um die derzeit gängige Steuerungsmethode.
Nachteile: Die Schaltung ist komplexer, die Störungen in der Schaltung sind schwer zu kontrollieren und die theoretischen Anforderungen zu erfüllen, es entsteht leicht Jitter, bei der Kontrolle der Bildung von sinusförmigen Spitzen und Tälern, was leicht zu hochfrequenten Störungen führen kann, was wiederum zur Erwärmung der Treiberkomponenten führt oder aufgrund der Alterung zu einer zu hohen Frequenz führt, was der Hauptgrund dafür ist, dass bei vielen Treibern die rote Schutzleuchte nach mehr als einem Jahr aufleuchtet.
5. Unterwasserantrieb
Dies ist eine neue Bewegungssteuerungstechnologie, die im Vergleich zu bestehenden Chopper-Antriebstechnologien deren Schwächen überwindet und eine innovative Antriebsmethode entwickelt. Ihre Kerntechnologie besteht im Vergleich zu bestehenden Chopper-Antrieben in der Verbesserung der Wärmeableitung des Antriebselements und dem Schutz vor Hochfrequenzunterdrückung.
Vorteile: die Vorteile des aktuellen vergleichbaren Chopper-Antriebs, besonders geringe Wärmeentwicklung und lange Lebensdauer.
Nachteile: Es handelt sich um eine neue Technologie, der Preis ist relativ hoch, die Anforderungen an die Abstimmung von Schrittmotor und Treiber sind relativ streng.
Veröffentlichungsdatum: 28. August 2024