ANTRIEBSDEFINITIONEN
Schrittmotoren benötigen einige externe elektrische Komponenten, um laufen zu können. Diese Komponenten enthalten typischerweise eine Stromversorgung, eine Logikeinheit, Schaltkomponenten und eine Taktimpulsquelle, um die Schrittrate zu bestimmen. Viele handelsübliche Antriebe haben diese Komponenten zu einem Komplettpaket integriert. Einige einfache Antriebseinheiten haben nur eine Leistungsendstufe ohne die Steuerungselektronik, um die richtige Schrittfolge zu erzeugen.
Bipolarer Antrieb
Dies ist ein sehr beliebter Antrieb für einen zweiphasigen bipolaren Motor mit vier Zuleitungen. In einer kompletten Antrieb/Steuerungseinheit kehrt die Elektronik den Strom in jeder Phase abwechselnd um. Die Schrittfolge wird in Theorie des Schrittmotors Abbildung 5 dargestellt.
Unipolarer Antrieb
Dieser Antrieb erfordert einen Motor mit einem Mittelabgriff in jeder Phase (6 Zuleitungen).
Anstatt den Strom in jeder Phase umzukehren, muss der Antrieb in jeder Phase nur den Strom von einer Spule zur anderen schalten (Theorie des Schrittmotors, Abbildung 6). Die Wicklungen sind derart, dass dieses Umschalten die Magnetfelder innerhalb des Motors umkehrt. Diese Option ermöglicht einen einfacheren Antrieb, verwendet jedoch immer nur die Hälfte der Kupferwicklung. Dies führt zu ungefähr 30% weniger verfügbarem Drehmoment in einem Rotationsmotor oder einer Kraft in einem Linearaktuator im Vergleich zu einem äquivalenten bipolaren Motor.
L/R-Antriebe
Diese Art von Antrieb wird auch als Konstantspannungsantrieb bezeichnet. Viele dieser Antriebe können für den Betrieb mit bipolaren oder unipolaren Schrittmotoren konfiguriert werden. L/R steht für das elektrische Verhältnis von Induktivität (L) zu Widerstand (R). Dieser Parameter bestimmt das Verhältnis von Motorspulenimpedanz zur Schrittrate. Der L/R-Antrieb muss die Ausgangsspannung der Stromversorgung mit der Motorspulenspannung für Dauerbetrieb „übereinstimmen“ lassen. Die meisten veröffentlichten Motorleistungskurven basieren auf der vollen Nennspannung, die an den Motorzuleitungen anliegt. Der Ausgangsspannungspegel der Stromversorgung muss hoch genug eingestellt sein, um elektrische Spannungseinbrüche in der Antriebsschaltung für einen optimalen Dauerbetrieb zu berücksichtigen.
Die Leistungen der meisten Schrittmotoren können verbessert werden, indem die angelegte Spannung für kürzere Arbeitszyklen erhöht wird. Dies wird typischerweise als „Übersteuern“ des Motors bezeichnet. Wenn ein Motor übersteuert wird, muss der Arbeitszyklus eine ausreichende periodische Aus-Zeit haben (keine Spannung angelegt), um zu verhindern, dass der Motortemperaturanstieg die vorgegebenen technischen Daten überschreitet.
Chopper-Antriebe
Ein Chopper-Antrieb ermöglicht es einem Schrittmotor, bei höheren Drehzahlen ein größeres Drehmoment oder eine höhere Kraft als bei einem L/R-Antrieb aufrechtzuerhalten. Der Chopper-Antrieb ist ein Konstantstromantrieb und ist fast immer der bipolare Typ. Der Chopper hat seinen Namen von der Methode, die Ausgangsspannung schnell ein- und auszuschalten (chopping), um den Motorstrom zu steuern. Bei dieser Konfiguration liefern Motorspulen mit niedriger Impedanz und die maximale Stromversorgungsspannung, die mit dem Antrieb verwendet werden kann, die beste Leistung. Um eine optimale Leistung zu erzielen, beträgt das empfohlene Verhältnis zwischen Stromversorgungsspannung und Motornennspannung im Allgemeinen acht zu eins. Für die Leistungskurven in diesem Katalog wurde ein Acht-zu-Eins-Verhältnis verwendet.
Mikroschrittverhalten
Viele bipolare Antriebe bieten eine Funktion namens Mikroschritt. Beim Mikroschritt wird ein voller Schritt elektronisch in kleinere Schritte unterteilt. Wenn zum Beispiel ein Schritt eines Linearaktuators 0,0254 mm beträgt, kann dieser so angesteuert werden, dass er 10 Mikroschritte pro Schritt ausführt. In diesem Fall wäre ein Mikroschritt normalerweise 0,00254 mm. Mikroschrittbetrieb reduziert effektiv die Schrittweite eines Motors. Die Genauigkeit jedes Mikroschritts hat jedoch einen größeren Fehlerprozentsatz im Vergleich zur Genauigkeit eines vollständigen Schritts. Wie bei den vollständigen Schritten sind die inkrementellen Fehler von Mikroschritten nicht kumulativ.