Schrittmotor, Vorteile, Nachteile, Anwendungen, Funktionsweise

Schrittmotor

Es handelt sich um ein elektromechanisches digitales Gerät, bei dem der Eingang ein elektrisches Signal und der Ausgang, den wir erhalten, mechanisch ist. Es ist auch ein digitales Gerät, da es Impulse benötigt. Bei einem Schrittmotor handelt es sich um einen speziellen Typ eines Synchronmotors, der dazu dient, den Rotor für jeden von seiner Steuereinheit empfangenen elektrischen Impuls um eine bestimmte Gradzahl oder um 15 Grad pro Impuls zu drehen.

Es handelt sich um einen Motor, der sich in beide Richtungen drehen kann, dh im und gegen den Uhrzeigersinn, sich in präzisen Winkelschritten in Grad bewegen kann, ein Haltemoment bei Nullgeschwindigkeit aufrechterhält und mit digitalen Signalen gesteuert werden kann. Es bewegt sich in Winkelpositionen oder Winkelinkrementen, die als Schritte bezeichnet werden, und reagiert auf einen digitalen Impuls an den elektrischen Antriebskreis.

Der Schrittmotor funktioniert nach dem Prinzip, dass sich der Rotor in einem Magnetkreis in einer bestimmten Position mit den Zähnen des Erregerpols ausrichtet. Der minimale Reluktanzpfad besteht beim Erregerpol. Die Erregung hängt von der Anzahl der Eingangsimpulse ab. Als Reaktion auf die Folge von Eingangsimpulsen löst es eine Folge von Schrittbewegungen aus.

Die Leistung eines Schrittmotors wird vollständig durch die Anzahl der Eingangsimpulse bestimmt, die dem System zugeführt werden. Die Schrittbewegung kann entweder winkelig oder linear sein und entweder im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn erfolgen. Jeder Impulseingang löst eine Schrittbewegung aus und jede Umdrehung des Schrittmotors besteht aus einer Reihe diskreter Schrittbewegungen.

Die Schrittgröße liegt typischerweise zwischen 1,5 und 30 Grad. Im Allgemeinen werden diese Motoren mit Schritten pro Umdrehung hergestellt. Diese Schrittmotoren sind entweder bipolar, was zwei Stromquellen erfordert, oder unipolar, was nur eine Stromquelle erfordert.

Schrittmotoren werden nach Struktur und Leistung klassifiziert:

1. Schrittmotor mit variabler Reluktanz

2. Permanentmagnet-Schrittmotor

3. Permanentmagnet-Hybrid-Schrittmotor

Es besteht aus einem Rotor, der aus einem Permanentmagneten besteht, und dem Stator, der aus Elektromagneten besteht. Wenn die Wicklung mit Strom versorgt wird, entwickelt der Stator ein Magnetfeld im Stator. Mit Hilfe dieses rotierenden Magnetfeldes kommt der Rotor im Motor in Bewegung.

Vorteile des Schrittmotors

1. Einfache Konstruktion und funktioniert in jeder Situation.

2. Kompatible digitale Systeme.

3. Für die Positions- und Geschwindigkeitserfassung sind keine Sensoren erforderlich, da diese direkt durch Zählen der Eingangsimpulse und periodisches Zählen der Eingangsimpulse ermittelt werden, wenn Geschwindigkeitsinformationen benötigt werden.

4. Flexibilität und sorgt für ein konstantes Haltemoment, ohne dass der Motor mit Strom versorgt werden muss.

5. Schrittmotoren sind sicherer.

6. Schrittmotoren sind sehr zuverlässig und weisen eine geringe Genauigkeit auf.

7. Hervorragende Reaktion beim Starten und Stoppen.

8. Verschiedene Arten von Rotationsgeschwindigkeiten, die wir realisieren können, da die Geschwindigkeit proportional zur Frequenz der Eingangsimpulse ist.

Nachteile des Schrittmotors

1. Der Wirkungsgrad des Schrittmotors ist gering.

2. Resonanz ist das Hauptproblem, das bei Motoren mit variabler Reluktanz auftritt.

3. Die Rückkopplungsschleife wird nicht genutzt.

4. Diese Motoren erzeugen einen extrem hohen Lärm.

5. Bei hohen Geschwindigkeiten ist die Bedienung extrem schwierig.

6. Schrittmotoren können nicht mit hohen Geschwindigkeiten laufen oder rotieren, haben aber ein hohes Haltemoment.

Anwendungen von Schrittmotoren

1. Schrittmotoren werden als Papiervorschubmotoren in Schreibmaschinen und Druckern eingesetzt.

2. Diese Motoren werden zur Positionierung von Druckköpfen und Stiften in XY-Plottern verwendet.

3. Schrittmotoren werden in Werkzeugmaschinen eingesetzt.

4. Schrittmotoren werden in Kameras zur automatischen Steuerung von Fokus- und Zoomfunktionen eingesetzt.

5. Diese Motoren werden aus Sicherheitsgründen eingesetzt.

6. Der Schrittmotor wird zur präzisen Positionierung mit einem Motor verwendet, beispielsweise in Robotik, Antennen, Festplattenlaufwerken, Teleskopen und einigen Spielzeugen.

7. Drucker

8. CNC-Maschinen

9. 3D-Drucker

10. Laser und Optik

11. Industriemaschinen