SchrittmotorFunktionsprinzip
Normalerweise ist der Rotor eines Motors ein Permanentmagnet. Fließt Strom durch die Statorwicklung, erzeugt diese ein magnetisches Vektorfeld. Dieses Magnetfeld treibt den Rotor um einen Winkel an, sodass die Richtung des Rotor-Magnetfeldpaars mit der des Statorfelds übereinstimmt. Wenn sich das magnetische Vektorfeld des Stators um einen Winkel dreht.
Schrittmotorist eine Art Induktionsmotor, dessen Funktionsprinzip die Verwendung einer elektronischen Schaltung ist, die Gleichstrom in eine zeitgeteilte Stromversorgung und einen mehrphasigen Zeitsteuerungsstrom umwandelt. Mit diesem Strom wird die Schrittmotorstromversorgung versorgt, damit der Schrittmotor ordnungsgemäß funktionieren kann. Der Treiber dient zur zeitgeteilten Stromversorgung des Schrittmotors und zur mehrphasigen Zeitsteuerung.
Jeder eingegebene elektrische Impuls bewirkt eine Vorwärtsdrehung des Motors. Die Winkelverschiebung am Ausgang ist proportional zur Anzahl der eingegebenen Impulse, die Geschwindigkeit proportional zur Impulsfrequenz. Ändert sich die Reihenfolge der Wicklungserregung, dreht sich der Motor um. So können Sie die Impulsanzahl, die Frequenz und die Reihenfolge der Erregung jeder Phase der Motorwicklung steuern und so die Drehung des Schrittmotors steuern.
Die Genauigkeit des allgemeinen Schrittmotors beträgt 3–5 % des Schrittwinkels und kumuliert nicht.
Das Drehmoment eines Schrittmotors nimmt mit zunehmender Drehzahl ab. Während sich der Schrittmotor dreht, bildet die Induktivität jeder Phase der Motorwicklung ein umgekehrtes elektrisches Potenzial. Je höher die Frequenz, desto größer das umgekehrte elektrische Potenzial. Unter dieser Wirkung erhöht sich die Motorfrequenz (bzw. Drehzahl) und der Phasenstrom sinkt, was zu einem verringerten Drehmoment führt.
Bei niedriger Geschwindigkeit kann der Schrittmotor normal laufen, über einer bestimmten Geschwindigkeit startet er jedoch nicht und es ertönt ein Pfeifgeräusch.
Schrittmotoren haben einen technischen Parameter: die Leerlauf-Startfrequenz. Das heißt, der Schrittmotor kann bei Leerlauf-Pulsfrequenz normal gestartet werden. Wenn die Pulsfrequenz höher als dieser Wert ist, kann der Motor nicht normal starten und es kann zu einem Außer-Schritt-Treten oder Blockieren kommen.
Bei Belastung sollte die Startfrequenz niedriger sein. Soll der Motor eine hohe Drehzahl erreichen, sollte die Pulsfrequenz einen Beschleunigungsprozess durchlaufen, d. h. die Startfrequenz ist niedriger und steigt dann bei einer bestimmten Beschleunigung auf die gewünschte hohe Frequenz (Motordrehzahl von niedrig auf hoch).
WarumSchrittmotorenmüssen mit Geschwindigkeitsreduzierung kontrolliert werden
Die Drehzahl eines Schrittmotors hängt von der Pulsfrequenz, der Rotorzähnezahl und der Anzahl der Schläge ab. Seine Winkelgeschwindigkeit ist proportional zur Pulsfrequenz und wird zeitlich mit dem Puls synchronisiert. Bei vorgegebener Rotorzähnezahl und Anzahl der laufenden Schläge kann die gewünschte Drehzahl durch Steuerung der Pulsfrequenz erreicht werden. Da der Schrittmotor durch sein synchrones Drehmoment gestartet wird, ist die Startfrequenz niedrig, um den Schritt nicht zu verlieren. Insbesondere mit zunehmender Leistung, zunehmendem Rotordurchmesser und zunehmender Trägheit können sich Startfrequenz und maximale Lauffrequenz um bis zu das Zehnfache unterscheiden.
Die Startfrequenzeigenschaften des Schrittmotors sind so, dass der Schrittmotor beim Starten nicht direkt die Betriebsfrequenz erreichen kann, sondern einen Anlaufprozess durchläuft, d. h. von einer niedrigen Geschwindigkeit allmählich auf die Betriebsgeschwindigkeit hochfährt. Beim Stoppen kann die Betriebsfrequenz nicht sofort auf Null fallen, sondern es erfolgt ein Prozess der allmählichen Geschwindigkeitsreduzierung bis auf Null.
Daher muss der Betrieb des Schrittmotors im Allgemeinen die drei Phasen Beschleunigung, gleichmäßige Geschwindigkeit und Verzögerung durchlaufen, wobei der Beschleunigungs- und Verzögerungsprozess so kurz wie möglich und die konstante Geschwindigkeit so lang wie möglich sein muss. Insbesondere bei Arbeiten, die eine schnelle Reaktion erfordern, ist die benötigte Zeit vom Startpunkt bis zum Ende am kürzesten, was den kürzesten Beschleunigungs- und Verzögerungsprozess und die höchste Geschwindigkeit bei konstanter Geschwindigkeit erfordern muss.
Beschleunigungs- und Verzögerungsalgorithmen sind eine der Schlüsseltechnologien in der Bewegungssteuerung und ein entscheidender Faktor für hohe Geschwindigkeit und Effizienz. In der industriellen Steuerung muss der Verarbeitungsprozess einerseits reibungslos und stabil sein und darf nur geringe Auswirkungen auf die Flexibilität haben. Andererseits sind schnelle Reaktionszeiten und schnelle Reaktionen erforderlich. Die Gewährleistung einer präzisen Steuerung zur Verbesserung der Verarbeitungseffizienz und zur Erzielung reibungsloser und stabiler mechanischer Bewegungen ist die zentrale Aufgabe der aktuellen industriellen Verarbeitung. Zu den in aktuellen Bewegungssteuerungssystemen üblicherweise verwendeten Beschleunigungs- und Verzögerungsalgorithmen gehören hauptsächlich trapezförmige, exponentielle, S-förmige und parabolische Beschleunigungs- und Verzögerungskurven.
Trapezförmige Kurvenbeschleunigung und -verzögerung
Definition: Lineare Beschleunigung/Verzögerung (Beschleunigung/Verzögerung von der Startgeschwindigkeit auf die Zielgeschwindigkeit) mit einem bestimmten Verhältnis
Berechnungsformel: v(t)=Vo+at
Vor- und Nachteile: Die Trapezkurve zeichnet sich durch einen einfachen Algorithmus, geringen Zeitaufwand, schnelle Reaktion, hohe Effizienz und einfache Implementierung aus. Die gleichmäßigen Beschleunigungs- und Verzögerungsphasen entsprechen jedoch nicht dem Drehzahländerungsgesetz des Schrittmotors, und der Übergang zwischen variabler und gleichmäßiger Geschwindigkeit kann nicht fließend sein. Daher wird dieser Algorithmus hauptsächlich in Anwendungen eingesetzt, bei denen die Anforderungen an den Beschleunigungs- und Verzögerungsprozess nicht hoch sind.
Exponentielle Kurvenbeschleunigung und -verzögerung
Definition: Es bedeutet Beschleunigung und Verzögerung durch eine Exponentialfunktion.
Bewertungsindex für Beschleunigungs- und Verzögerungskontrolle:
1. Der Fehler in der Maschinenbahn und -position sollte so gering wie möglich sein
2. Der Bewegungsablauf der Maschine ist reibungslos, das Zittern ist gering und die Reaktion ist schnell
3. Der Beschleunigungs- und Verzögerungsalgorithmus sollte so einfach wie möglich sein, leicht zu implementieren und die Anforderungen der Echtzeitsteuerung erfüllen können
Wenn Sie mit uns kommunizieren und zusammenarbeiten möchten, können Sie gerne Kontakt mit uns aufnehmen.
Wir arbeiten eng mit unseren Kunden zusammen, hören ihnen zu und gehen auf ihre Wünsche ein. Wir sind überzeugt, dass eine Win-Win-Partnerschaft auf Produktqualität und Kundenservice basiert.
Changzhou Vic-tech Motor Technology Co., Ltd. ist ein professionelles Forschungs- und Produktionsunternehmen mit Schwerpunkt auf Motorenforschung und -entwicklung, Gesamtlösungen für Motoranwendungen sowie der Verarbeitung und Produktion von Motorprodukten. Seit 2011 ist das Unternehmen auf die Herstellung von Mikromotoren und Zubehör spezialisiert. Unsere Hauptprodukte: Miniatur-Schrittmotoren, Getriebemotoren, Unterwasserantriebe sowie Motortreiber und -steuerungen.
Unser Team verfügt über mehr als 20 Jahre Erfahrung in der Entwicklung und Herstellung von Mikromotoren und kann Produkte entwickeln und Kunden bei der Entwicklung spezieller Anforderungen unterstützen! Derzeit verkaufen wir hauptsächlich an Kunden in Hunderten von Ländern in Asien, Nordamerika und Europa, beispielsweise in den USA, Großbritannien, Korea, Deutschland, Kanada und Spanien. Unsere Geschäftsphilosophie „Integrität und Zuverlässigkeit, qualitätsorientiert“ und unsere Wertenormen „Kunde zuerst“ stehen für leistungsorientierte Innovation, Zusammenarbeit und effizienten Unternehmergeist, um ein „Bauen und Teilen“-Prinzip zu etablieren. Unser oberstes Ziel ist es, maximalen Wert für unsere Kunden zu schaffen.
Veröffentlichungszeit: 27. Juni 2023