Wat zijn stappenmotoren?

Stappenmotoren zijn motoren die een bepaald aantal graden draaien in reactie op een elektronische puls. Met deze methode kan de rotatiesnelheid en -grootte minutieus worden geregeld zonder een feedbacksysteem te gebruiken. Stappenmotoren worden vaak gebruikt in schijfstations, werktuigmachines en robotica. Ze worden gewaardeerd om hun hoge koppel bij lage snelheden en omdat ze meestal extreem betrouwbaar zijn in alle omgevingen.

Een stappenmotor is in feite een cirkel van elektromagneten gerangschikt rond een enkele permanente magneet, een rotor genoemd. Een stroompuls wordt op zijn beurt naar elke elektromagneet gestuurd en opgeladen. Hierdoor draait de magneet in de richting van die elektromagneet. Die elektromagneet wordt ontladen en vervolgens wordt een lading naar de volgende verzonden. Door het opladen en ontladen van de elektromagneten draait de rotor 360 graden om zijn as. Als de elektronische pulsen snel genoeg zijn, resulteert dit in een continue rotatie van de rotor.

Een beweging van de rotor wordt een stap genoemd. Elke stap is even groot, met een variatie van niet meer dan 3 tot 5 graden. Aangezien elke puls een afzonderlijke gebeurtenis is, tellen variaties niet op in de tijd en veroorzaken ze een aanzienlijk verlies van nauwkeurigheid. Dit betekent dat stappenmotoren nooit meer dan 5 graden verwijderd kunnen zijn van perfecte nauwkeurigheid.

De snelheid van de rotatie van de motor kan worden gewijzigd door de frequentie van de puls te variëren. Als de pulsen stoppen, zoals wanneer er geen stroom naar de motor wordt gestuurd, zal de rotor worden uitgelijnd met de dichtstbijzijnde magneet en daar blijven. De aantrekkingskracht tussen de magneet en het metaal is voldoende om te voorkomen dat de as draait.

Stappenmotoren hebben over het algemeen drie stappen. Volledige stapmodus zorgt ervoor dat de rotor een volledige stap voor elke puls verplaatst. Veel standaard stappenmotoren zijn 200 stappen, wat betekent dat elke puls ervoor zorgt dat de rotor 1/200 van de 360-graden cirkel beweegt. Een standaard stappenmotor ingesteld op de volledige stapmodus roteert daarom ongeveer 1,8 graden voor elke puls.

In de modus Halve stap kan de operator het aantal stappen per volledige rotatie verdubbelen. Een standaard 200-staps motor ingesteld op halve stap-modus zal effectief 400 stappen hebben, omdat de rotor voor elke puls een halve stap beweegt. Microstep-modus verdeelt de rotatie in nog kleinere stappen. Elke verdeling van een puls zorgt voor meer precisie, maar het zorgt er ook voor dat de motor een deel van zijn koppel verliest.