Besturing van stappenmotoren
8 januari 2018|
Weergave: 1383Stappenmotoren kunnen worden beschouwd als elektromotoren zonder commutatoren. Meestal maken alle wikkelingen in de motor deel uit van de stator en is de rotor een permanente magneet of, in het geval van motoren met variabele reluctantie, een getand blok van magnetisch zacht materiaal. Alle commutatie moet extern worden afgehandeld door de motorcontroller, en doorgaans zijn de motoren en controllers zo ontworpen dat de motor in elke gewenste positie kan worden gehouden en in beide richtingen kan worden gedraaid. De meeste stappenmotoren, zoals ze ook wel worden genoemd, kunnen worden getrapt op audiofrequenties, waardoor ze vrij snel kunnen draaien. Met een geschikte controller kunnen ze "in een handomdraai" worden gestart en gestopt in gecontroleerde richtingen.
Voor sommige toepassingen is er de keuze tussen servomotoren en stappenmotoren. Beide typen motoren bieden vergelijkbare mogelijkheden voor nauwkeurige positionering, maar ze verschillen op een aantal punten. Servomotoren vereisen een of ander analoog feedbacksysteem. Meestal omvat dit een potentiometer die feedback geeft over de rotorpositie en een combinatie van schakelingen om een stroom door de motor te sturen die omgekeerd evenredig is met het verschil tussen de gewenste positie en de huidige positie.
Bij de keuze tussen stappenmotoren en servo's moeten een aantal zaken in overweging worden genomen; welke van deze factoren van belang is, hangt af van de toepassing. De herhaalbaarheid van positionering met een stappenmotor hangt bijvoorbeeld af van de geometrie van de motorrotor, terwijl de herhaalbaarheid van positionering met een servomotor over het algemeen afhangt van de stabiliteit van de potentiometer en andere analoge componenten in het feedbackcircuit.
Stappenmotoren kunnen worden gebruikt in eenvoudige open-loop regelsystemen; deze zijn over het algemeen voldoende voor systemen die werken met lage acceleraties en statische belastingen, maar gesloten-loopregeling kan essentieel zijn voor hoge acceleraties, vooral bij variabele belastingen. Als een stappenmotor in een open-loop regelsysteem te hoog wordt aangedraaid, gaat alle kennis over de rotorpositie verloren en moet het systeem opnieuw worden geïnitialiseerd; servomotoren hebben hier geen last van.
Stappenmotoren staan in het Duits bekend als Schrittmotoren, in het Frans als moteurs pas à pas en in het Spaans als motor paso paso.
Stappenmotoren zijn er in twee varianten: permanente magneetmotoren en motoren met variabele reluctantie (er zijn ook hybride motoren, die vanuit het oogpunt van de regelaar niet van permanente magneetmotoren te onderscheiden zijn). Omdat er geen label op de motor zit, kunt u de twee over het algemeen op gevoel uit elkaar houden wanneer er geen stroom op staat. Permanente magneetmotoren hebben de neiging te "tandwielen" wanneer u de rotor met uw vingers draait, terwijl variabele reluctantiemotoren bijna vrij ronddraaien (hoewel ze licht kunnen "tandwielen" door restmagnetisatie in de rotor). U kunt de twee varianten ook onderscheiden met een ohmmeter. Variabele reluctantiemotoren hebben meestal drie (soms vier) wikkelingen met een gemeenschappelijke retour, terwijl permanente magneetmotoren meestal twee onafhankelijke wikkelingen hebben, met of zonder middenaftakking. Middenaftakkingen worden gebruikt in unipolaire permanente magneetmotoren.
Stappenmotoren zijn verkrijgbaar in een breed scala aan hoekresoluties. De grofste motoren draaien doorgaans 90 graden per stap, terwijl permanentmagneetmotoren met een hoge resolutie doorgaans 1,8 of zelfs 0,72 graden per stap aankunnen. Met een geschikte regelaar kunnen de meeste permanentmagneetmotoren en hybride motoren in halve stappen draaien, en sommige regelaars kunnen kleinere fractionele stappen of microstappen aan.
Bij zowel permanente magneet- als variabele reluctantie-stappenmotoren geldt dat als slechts één wikkeling van de motor wordt bekrachtigd, de rotor (zonder belasting) naar een vaste hoek zal springen en deze hoek vervolgens zal aanhouden totdat het koppel het houdkoppel van de motor overschrijdt. Op dat moment zal de rotor gaan draaien en proberen om in elk volgend evenwichtspunt te blijven.









