Wie werden Schrittmotoren verlangsamt?

SchrittmotorenSchrittmotoren sind elektromechanische Geräte, die elektrische Impulse direkt in mechanische Bewegung umwandeln. Durch Steuerung von Sequenz, Frequenz und Anzahl der an die Motorspulen angelegten elektrischen Impulse lassen sich Schrittmotoren hinsichtlich Lenkung, Drehzahl und Drehwinkel steuern. Ohne ein geschlossenes Regelungssystem mit Positionserfassung kann eine präzise Positions- und Drehzahlregelung durch ein einfaches, kostengünstiges offenes Regelsystem, bestehend aus einem Schrittmotor und dem zugehörigen Treiber, erreicht werden.

Schrittmotoren sind als Antriebselemente Schlüsselprodukte der Mechatronik und finden breite Anwendung in verschiedenen Automatisierungssystemen. Mit der Weiterentwicklung der Mikroelektronik und der Präzisionsfertigung steigt die Nachfrage nach Schrittmotoren stetig. Auch die Kombination von Schrittmotoren und Getrieben findet immer häufiger Verwendung, sodass diese Getriebearten heute allgemein bekannt sind.

Wie man abbremstSchrittmotor?

Als häufig verwendeter und weit verbreiteter Antriebsmotor wird der Schrittmotor üblicherweise zusammen mit Untersetzungseinrichtungen eingesetzt, um den idealen Übertragungseffekt zu erzielen; zu den üblicherweise verwendeten Untersetzungseinrichtungen und -methoden für Schrittmotoren gehören beispielsweise Untersetzungsgetriebe, Encoder, Steuerungen, Impulssignale usw.

Pulssignalverzögerung: Die Drehzahl des Schrittmotors basiert auf Änderungen des Eingangspulssignals. Theoretisch wird dem Treiber ein Impuls gegeben,SchrittmotorDer Motor dreht sich um einen Schrittwinkel (unterteilt bei einem unterteilten Schrittwinkel). In der Praxis kann der Schrittmotor bei zu schnellen Änderungen des Impulssignals aufgrund der Dämpfung durch die interne Gegen-EMK und der magnetischen Reaktion zwischen Rotor und Stator den Änderungen des elektrischen Signals nicht folgen, was zu Blockierungen und Schrittverlusten führt.

Untersetzungsgetriebe: Ein Schrittmotor wird zusammen mit einem Untersetzungsgetriebe verwendet. Der Schrittmotor gibt eine hohe Drehzahl und ein niedriges Drehmoment aus. Durch die im Getriebe ineinandergreifenden Zahnräder wird die Drehzahl des Schrittmotors stark reduziert, wodurch das übertragene Drehmoment erhöht und ein optimaler Übertragungseffekt erzielt wird. Die Untersetzung hängt vom Untersetzungsverhältnis des Getriebes ab: Je größer das Untersetzungsverhältnis, desto geringer die Ausgangsdrehzahl und umgekehrt.

Exponentielle Drehzahlregelung: Bei der exponentiellen Kurve wird in der Softwareprogrammierung zunächst die Zeitkonstante berechnet und im Speicher abgelegt. Anschließend wird der Arbeitspunkt ausgewählt. Üblicherweise beträgt die Beschleunigungs- und Verzögerungszeit für den Schrittmotor mehr als 300 ms. Bei zu kurzen Beschleunigungs- und Verzögerungszeiten kommt es in den meisten Fällen zu Problemen.SchrittmotorenEs wird schwierig sein, eine hohe Rotationsgeschwindigkeit des Schrittmotors zu erreichen.

Encodergesteuerte Verzögerung: Die PID-Regelung, eine einfache und praktische Regelungsmethode, findet breite Anwendung in Schrittmotorantrieben. Sie basiert auf dem Sollwert r(t) und dem Istwert c(t), der die Stellgröße e(t) bildet. Die Stellgröße e(t) setzt sich aus der Stellgröße proportional, integral und differentiell zusammen und wird über eine Linearkombination der Stellgröße berechnet. In einem zweiphasigen Hybrid-Schrittmotor kommt ein integrierter Positionssensor zum Einsatz. Auf Basis des Positionssensors und der Vektorregelung wird ein selbstjustierender PI-Drehzahlregler entwickelt, der unter variablen Betriebsbedingungen ein zufriedenstellendes Einschwingverhalten gewährleistet. Entsprechend dem mathematischen Modell des Schrittmotors wird das PID-Regelsystem entworfen und der PID-Regelalgorithmus zur Ermittlung der Stellgröße verwendet, um den Motor in die vorgegebene Position zu bewegen.

Abschließend wurde durch Simulationen verifiziert, dass die Regelung gute dynamische Eigenschaften aufweist. Der Einsatz eines PID-Reglers bietet Vorteile wie einfache Struktur, Robustheit und Zuverlässigkeit, kann jedoch unsichere Systeminformationen nicht effektiv verarbeiten.