SO FUNKTIONIEREN SCHRITTMOTOREN
21. März 2018|
Anzeigen:1229Wir alle haben schon mit kleinen „Hobbymotoren“ oder freilaufenden Gleichstrommotoren experimentiert. Haben Sie schon einmal versucht, damit etwas präzise zu positionieren? Das kann ziemlich schwierig sein. Selbst bei genau richtigem Start- und Stopp-Timing stoppt der Anker nicht sofort. Gleichstrommotoren haben sehr sanfte Beschleunigungs- und Verzögerungskurven; die Stabilisierung erfolgt langsam. Durch Einbau eines Getriebes lässt sich dieses Problem zwar reduzieren, aber es kommt immer noch zu Überschwingen, was die erwartete Stoppposition verfälscht. Die einzige Möglichkeit, einen Gleichstrommotor effektiv für eine präzise Positionierung zu nutzen, ist die Verwendung eines Servos. Servos bestehen in der Regel aus einem kleinen Gleichstrommotor, einem Rückkopplungsmechanismus (normalerweise ein Potentiometer, das über ein Getriebe oder auf andere Weise mit der Welle verbunden ist) und einer Steuerschaltung, die die Position des Motors mit der gewünschten Position vergleicht und den Motor entsprechend bewegt. Für die meisten Hobbyanwendungen kann dies ziemlich komplex und teuer werden.
Schrittmotoren verhalten sich jedoch anders als herkömmliche Gleichstrommotoren. Sie können nicht von selbst frei laufen. Schrittmotoren tun, was ihr Name schon sagt: Sie „schreiten“ schrittweise. Auch das Drehmoment-Drehzahl-Verhältnis unterscheidet sich von Gleichstrommotoren. Gleichstrommotoren erzeugen im Allgemeinen kein hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen, ohne ein Getriebe. Schrittmotoren hingegen arbeiten umgekehrt. Sie erzeugen das höchste Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen. Schrittmotoren verfügen zudem über ein Haltemoment, das Gleichstrommotoren nicht besitzen. Dieses Haltemoment ermöglicht es einem Schrittmotor, seine Position auch dann zu halten, wenn er sich nicht dreht. Dies ist beispielsweise bei Anwendungen nützlich, bei denen der Motor startet und stoppt, während die gegen den Motor wirkende Kraft erhalten bleibt. Dadurch wird ein mechanischer Bremsmechanismus überflüssig. Schrittmotoren reagieren nicht einfach auf ein Taktsignal, sondern verfügen über mehrere Wicklungen, die in der richtigen Reihenfolge aktiviert werden müssen, bevor sich die Motorwelle dreht. Eine Umkehrung der Reihenfolge führt dazu, dass sich der Motor in die andere Richtung dreht. Werden die Steuersignale nicht in der richtigen Reihenfolge gesendet, dreht sich der Motor nicht richtig. Er kann einfach brummen und sich nicht bewegen oder sich zwar drehen, aber ruckartig. Eine Schaltung, die Schritt- und Richtungssignale in Wicklungserregungsmuster umwandelt, wird als Translator bezeichnet. Die meisten Schrittmotorsteuerungen enthalten zusätzlich zum Translator einen Treiber, um den von den Motorwicklungen aufgenommenen Strom zu verarbeiten.









