Sie werden die Fachbegriffe rund um Schrittmotoren verstehen, wenn Sie das lesen!

Teilwicklung zwischen Drahtmittelabgriff oder zwischen zwei Drähten (wenn kein Mittelabgriff vorhanden ist).

Drehwinkel des Leerlaufmotors bei Ansteuerung zweier benachbarter Phasen

Die Rate derSchrittmotorenkontinuierliche Schrittbewegung.

Das maximale Drehmoment, dem die Welle ohne kontinuierliche Rotation standhalten kann, während die Zuleitungen getrennt sind.

Das maximale statische Drehmoment, das die Welle einesSchrittmotorBei Nennstromanregung kann ein Gerät ohne kontinuierliche Rotation betrieben werden.

Die maximale Impulsrate, die der erregte Schrittmotor bei einer bestimmten Last ohne Desynchronisation anlaufen kann.

Die maximale Impulsfrequenz, die der erregte Schrittmotor bei einer bestimmten Last erreichen kann, ohne dabei desynchronisiert zu werden.

Das maximale Drehmoment, das der erregte Schrittmotor bei einer bestimmten Impulsrate anlaufen lassen kann, ohne dabei desynchronisiert zu werden.

Das maximale Drehmoment, das ein Schrittmotor unter vorgegebenen Bedingungen und einer bestimmten Pulsfrequenz aushalten kann, ohne zu desynchronisieren.

Der Impulsfrequenzbereich, in dem der Schrittmotor mit vorgegebener Last starten, stoppen oder die Drehrichtung umkehren kann, ohne dass es zu einer Desynchronisation kommt.

Die Spitzenspannung, gemessen an einer Phase, wenn die Motorwelle mit der konstanten Drehzahl von 1000 U/min betrieben wird.

Differenz zwischen den theoretischen und den tatsächlichen integrierten Winkeln (Positionen).

Differenz zwischen dem theoretischen und dem tatsächlichen Ein-Schritt-Winkel.

Unterschied zwischen den Anschlagpositionen für CW und CCW.

Die Chopper-Konstantstromansteuerschaltung ist eine Ansteuerart mit verbesserter Leistung und zunehmender Verbreitung. Das Grundprinzip besteht darin, dass die Strombelastbarkeit der leitenden Phasenwicklung unabhängig vom Zustand der Wicklung konstant gehalten wird.SchrittmotorDer Chopper befindet sich im Sperrzustand oder läuft mit niedriger oder hoher Frequenz. Die Abbildung unten zeigt das Schaltbild der Konstantstrom-Ansteuerschaltung, in der nur die Ansteuerschaltung einer Phase dargestellt ist; die anderen Phasen sind identisch. Das Ein- und Ausschalten der Phasenwicklung wird gemeinsam durch die Schaltröhren VT1 und VT2 gesteuert. Der Emitter von VT2 ist mit einem Abtastwiderstand R verbunden, dessen Spannungsabfall proportional zum Strom I der Phasenwicklung ist.

Wenn der Steuerimpuls UI eine hohe Spannung aufweist, werden die Schaltröhren VT1 und VT2 eingeschaltet und die Gleichstromversorgung versorgt die Wicklung. Aufgrund der Wicklungsinduktivität steigt die Spannung am Abtastwiderstand R allmählich an. Sobald der vorgegebene Spannungswert Ua überschritten wird, gibt der Komparator ein Low-Signal aus, wodurch auch das Gate auf Low-Pegel schaltet. VT1 schaltet ab und die Gleichstromversorgung wird unterbrochen. Sobald die Spannung am Abtastwiderstand R unter Ua sinkt, gibt der Komparator ein High-Signal aus, das Gate ebenfalls, VT1 schaltet wieder ein und die Gleichstromversorgung versorgt die Wicklung erneut. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis sich der Strom in der Phasenwicklung auf einen durch die vorgegebene Spannung Ua bestimmten Wert stabilisiert hat.

Bei Verwendung eines Konstantspannungsantriebs entspricht die Versorgungsspannung der Nennspannung des Motors und bleibt konstant. Konstantspannungsantriebe sind einfacher und kostengünstiger als Konstantstromantriebe, die die Versorgungsspannung regeln, um einen festen, konstanten Strom für den Motor zu gewährleisten. Bei einem Konstantspannungsantrieb begrenzt der Widerstand des Ansteuerkreises den maximalen Strom, und die Induktivität des Motors begrenzt die Drehzahl, bei der der Strom ansteigt. Bei niedrigen Drehzahlen ist der Widerstand der limitierende Faktor für die Strom- (und Drehmoment-)Erzeugung. Der Motor bietet ein gutes Drehmoment und eine präzise Positionsregelung und läuft ruhig. Mit steigender Motordrehzahl verhindern jedoch die Induktivität und die Anstiegszeit des Stroms, dass der Strom seinen Zielwert erreicht. Zudem steigt mit zunehmender Motordrehzahl die Gegenspannung, was bedeutet, dass mehr Versorgungsspannung benötigt wird, um die Gegenspannung zu überwinden. Daher ist der Hauptnachteil des Konstantspannungsantriebs der rasche Drehmomentabfall bei relativ niedrigen Drehzahlen des Schrittmotors.

Die Ansteuerschaltung eines bipolaren Schrittmotors ist in Abbildung 2 dargestellt. Sie verwendet acht Transistoren zur Ansteuerung zweier Phasengruppen. Die bipolare Ansteuerschaltung kann sowohl Vier- als auch Sechsdraht-Schrittmotoren gleichzeitig ansteuern. Obwohl der Vierdrahtmotor ausschließlich mit der bipolaren Ansteuerschaltung betrieben werden kann, lassen sich die Kosten für die Massenproduktion deutlich senken. Die Anzahl der Transistoren in einer bipolaren Schrittmotor-Ansteuerschaltung ist doppelt so hoch wie in einer unipolaren. Die vier unteren Transistoren werden üblicherweise direkt von einem Mikrocontroller angesteuert, während für den oberen Transistor eine aufwändigere Ansteuerschaltung erforderlich ist. Da der Transistor der bipolaren Ansteuerschaltung lediglich die Motorspannung aushält, benötigt er im Gegensatz zur unipolaren Ansteuerschaltung keine Klemmschaltung.

 

Unipolare und bipolare Ansteuerschaltungen sind die gebräuchlichsten Ansteuerschaltungen für Schrittmotoren. Die unipolare Ansteuerschaltung verwendet vier Transistoren zur Ansteuerung der beiden Phasen des Schrittmotors. Die Statorwicklung des Motors besteht aus zwei Spulensätzen mit Zwischenabgriffen (Zwischenabgriff der Wechselstromspule O, Zwischenabgriff der Bipolarspule m). Der Motor hat insgesamt sechs Leitungen mit externem Anschluss. Die Wechselstromseite (BD-Anschluss) darf nicht bestromt werden, da sich sonst der von den beiden Spulen an den Magnetpolen erzeugte magnetische Fluss aufhebt und nur der Kupferverbrauch der Spule entsteht. Da es sich tatsächlich nur um einen Zweiphasen-Schrittmotor handelt (Wechselstromwicklung eine Phase, Bipolarwicklung eine Phase), müsste die korrekte Bezeichnung „Zweiphasen-Sechsleiter-Schrittmotor“ lauten (in diesem Fall sind fünf Leitungen an die beiden öffentlichen Leitungen angeschlossen).

Bei einphasigem Betrieb wird nur eine Phase der Leistungswicklung eingeschaltet. Durch sequentielles Umschalten des Phasenstroms wird der Drehwinkel in Schritten erzeugt (bei verschiedenen Elektromotoren: 18°, 15°, 7,5°, 5°; bei Mischmotoren: 1,8° und 0,9°; die folgenden 1,8° beziehen sich auf diese Erregungsmethode). Die Reaktion des Drehwinkels auf jeden eintreffenden Impuls wird als Vibration erfasst. Bei zu hoher Frequenz kann es leicht zu einer Überhitzung kommen.

Zweiphasige Erregung: Zweiphasiger simultaner Zirkulationsstrom, wobei auch eine Methode zum abwechselnden Schalten der Phasenströme verwendet wird, der Intensitätsschrittwinkel der zweiten Phase beträgt 1,8 Grad, der Gesamtstrom der beiden Abschnitte ist doppelt so hoch, und die höchste Anlauffrequenz erhöht sich, wodurch eine hohe Geschwindigkeit, zusätzliche und übermäßige Leistung erzielt werden kann.

1-2-Erregung: Dies ist ein Verfahren, bei dem abwechselnd eine Phasenanregung und eine zweiphasige Erregung mit Anlaufstrom durchgeführt werden. Die Phasen werden jeweils zweimal umgeschaltet, wodurch der Schrittwinkel 0,9 Grad beträgt. Der Erregerstrom ist hoch und die Übersteuerung gut. Die maximale Anlauffrequenz ist ebenfalls hoch. Dieses Verfahren ist allgemein als Halb-Erregungsantrieb bekannt.