Was sind Schrittmotoren?
Schrittmotoren sind Motoren, die sich in Reaktion auf einen elektronischen Impuls um eine festgelegte Anzahl von Grad drehen. Diese Methode ermöglicht es, die Drehzahl und die Größe genau zu steuern, ohne ein Rückkopplungssystem zu verwenden. Schrittmotoren werden häufig in Plattenlaufwerken, Werkzeugmaschinen und Robotern eingesetzt. Sie werden wegen ihres hohen Drehmoments bei niedrigen Drehzahlen geschätzt und weil sie in allen Umgebungen äußerst zuverlässig sind.
Ein Schrittmotor ist im Grunde ein Kreis von Elektromagneten, die um einen einzelnen Permanentmagneten angeordnet sind, der als Rotor bezeichnet wird. Jeder Elektromagnet erhält nacheinander einen Stromimpuls, der ihn auflädt. Dadurch dreht sich der Magnet in Richtung des Elektromagneten. Dieser Elektromagnet wird entladen, und dann wird eine Ladung an die nächste gesendet. Durch das Laden und Entladen der Elektromagnete dreht sich der Rotor um 360 Grad um seine Achse. Wenn die elektronischen Impulse schnell genug sind, führt dies zu einer kontinuierlichen Drehung des Rotors.
Eine Bewegung des Rotors wird als Schritt bezeichnet. Jeder Schritt ist gleich groß mit einer Abweichung von nicht mehr als 3 bis 5 Grad. Da jeder Impuls ein diskretes Ereignis ist, addieren sich die Schwankungen nicht mit der Zeit und verursachen einen erheblichen Genauigkeitsverlust. Dies bedeutet, dass Schrittmotoren niemals mehr als 5 Grad von der perfekten Genauigkeit entfernt sein dürfen.
Die Drehzahl des Motors kann durch Variieren der Pulsfrequenz geändert werden. Wenn die Impulse aufhören, wie wenn keine Energie an den Motor gesendet wird, richtet sich der Rotor mit dem nächstgelegenen Magneten aus und hält dort. Die Anziehungskraft zwischen dem Magneten und dem Metall reicht aus, um zu verhindern, dass sich die Welle dreht.
Schrittmotoren haben im Allgemeinen drei Schrittmodi. Im Vollschrittmodus bewegt sich der Rotor für jeden Impuls um einen Vollschritt. Viele Standard-Schrittmotoren haben 200 Schritte, was bedeutet, dass sich der Rotor bei jedem Impuls um 1/200 des 360-Grad-Kreises bewegt. Ein Standard-Schrittmotor, der auf den Vollschrittmodus eingestellt ist, dreht sich daher für jeden Impuls um etwa 1,8 Grad.
Im Halbschrittmodus kann der Bediener die Anzahl der Schritte pro volle Umdrehung verdoppeln. Ein Standardmotor mit 200 Schritten im Halbschrittmodus hat effektiv 400 Schritte, da sich der Rotor bei jedem Impuls um einen halben Schritt bewegt. Der Mikroschrittmodus unterteilt die Drehung in noch kleinere Schritte. Jede Aufteilung eines Impulses ermöglicht eine höhere Präzision, führt aber auch dazu, dass der Motor etwas an Drehmoment verliert.