Rådgivare
Texten nedan är maskinöversatt från tysk originaltext.
Stegmotorer har blivit vanliga inom området automation. Den
Passar perfekt för alla tillämpningar som kräver exakt positionering. För att driva och styra dem, används stegmotorer. Hur de fungerar och vad man måste ta hänsyn till när man köper dem, får du reda på i vår guide.
Was är stegmotorer?
Styrning av stegmotorer med stegmotordriv
Kriterier för stegmotordrivrutin - vad är det som är viktigt?
Vårt praktiska tips: Hitta rätt spänning
FAQ - vanliga frågor om stegmotordrivrutiner
Was är stegmotorer?
Klassiska elmotorer är oumbärliga ur drivtekniken. Den används för att flytta något i rörelse och genom att skapa en spänning för att rotera. Beroende på den mekaniska belastningen faller rotationshastigheten högre eller lägre. De är dock inte lämpliga för tillämpningar som kräver noggrannhet. I sådana fall är så kallade stegmotorer det bättre valet, eftersom den möjliggör en riktad uppkörning av vissa punkter och en exakt positionering. Stegmotorer kan även vid låga varvtal skapa ett högt vridmoment, arbeta mycket tillförlitligt och är en del av många industriella och yrkesmässiga tillämpningar. De används bland annat för styrning av robotar eller i skrivare för att placera färgpunkter med mycket små avstånd bredvid varandra. I CNC-styrningen används även stegmotorer. Med CNC-datorbaserad nummerkontroll avses en elektronisk process för kontroll av CNC-maskiner som tillverkar arbetsstycken med mycket hög precision. Till exempel CNC-fräsning, som kan användas för gravering eller fräsning av 3D-objekt. Även i motorfordon har stegmotorer monterats, för att till exempel styra klaffar på värme- eller luftkonditioneringssystem.
Stegmotorer fungerar till skillnad från likström- eller DC-motorer. En stegmotor är en borstlös synkronmotor som består av en roterande del, den så kallade rotorn, och en icke-vridbar del, statorn. Statorn är utrustad med spolar som genererar ett elektromagnetiskt fält och där lindningen riktas in och stängs av, vilket gör att rotorn börjar snurra. Vridvinkeln kan påverkas genom kontroll av spolarna. Ett varv består av ett visst antal lika stora steg. Varje steg kräver en impuls för att kunna genomföras. Med ökande pulsfrekvens går stegen över till en kontinuerlig rotationsrörelse. I regel genererar industrimotorer per varv 200 steg. Med andra ord krävs 200 diskreta steg för att helt vrida axeln i motorn.
Beroende på sin konstruktion kan flera typer av stegmotorer särskiljas: Reluktans-stegmotorer har en tandad mjukstålsrotor. Den ger hög hastighet och en exakt stegvinkel, men genererar bara ett litet vridmoment. Permanentmagnetstegmotorer har däremot en rotor i form av en cylindrisk permanentmagnet. De genererar ett större vridmoment än rans-stegmotorer, men arbetar med inte helt exakta stegvinklar. Vid hybrid-stegmotorer handlar det så att säga om en blandform av med relegansans- och permanentmagnetstegmotorer. De ger ett högt vridmoment, exakta stegvinklar och är idag de vanligaste.
Stegmotorstyrning med stegmotor-drivrutiner
Stegmotorer är visserligen borstlösa och därmed slitagefria som klassiska elektriska motorer, men de måste styras med en styrenhet för att rotera. Denna uppgift tar över stegmotordrivrutin. Som namnet antyder, har de i första hand funktionen att driva motorn, men de fungerar även som riktad stegmotorstyrning, genom att till exempel reglera rotationshastigheten, rotationsriktningen, vridkraften eller vridpositionen.
Stegmotordrivrutin arbetar tillsammans med ett så kallat stegmotorindex eller stegmotor-styrenhet, som i regel förkopplas. Den tillhandahåller steg- och riktningssignaler som tas emot av stegmotordrivenheten och omvandlas till elektriska signaler som krävs för motorns drift. Via ett passande gränssnitt (t.ex. RS-232 eller RS-485) säkerställs kommunikationen med stegmotorindexaren. Den kan anslutas till en dator, vars kommandon transformeras till passande steg- och riktningssignaler och slutligen vidarebefordras till stegmotordrivenheten. Versioner för stand-alone-drift finns också.
Stegmotordrivrutin påverkar strömflödet, som genom lindningarna flyter i motorn och som i slutändan utger hur högt eller lågt varvtal och vridmoment det faller. Vissa drivrutiner har dessutom en inbyggd taktgivare som gör det möjligt att anpassa varvtalet utifrån, till exempel genom manövrering av joysticks. Hur mycket ström som flödar och hur lång tid det tar att ”starta” lindningarna beror på motorns induktans.
Det finns ingen fast metod för att konfigurera motordrivrutin. Konfigurationen skiljer sig åt beroende på drivrutin och kort. Ofta används en lämplig programvara, men det finns också möjlighet att göra inställningar via maskinvara. Det är oftast fallet om en eller flera DIP-brytare finns på kortet.
I vår e-butik hittar du ett stort urval av stegmotordrivenheter i form av kretskort, moduler och stegrpinnar som passar för olika användningsområden.
Vårt praktiska tips: Hitta rätt spänning
Många stegmotordrivrutiner kan skapa en spänning som ligger över motorns nominella spänning. Utgångsspänningen på drivrutinen står i proportion till vridmoment och varvtal och bör helst vara så hög som möjligt. Att hitta rätt spänning är dock inte nödvändigtvis lätt. Principiellt är det att rekommendera att drivenhet och motor inte omedelbart drivs med maximal spänning, utan att man börjar med en liten spänning och gradvis ökar den. I detta sammanhang visar sig stegmotor-drivrutin vara praktisk, som har en strömreglering. De förhindrar att överström uppstår genom att högre spänningar begränsas till motorns märkström.
Kriterier för stegmotordrivrutin - vad är det som är viktigt?
Vid valet av lämplig stegmotor-drivrutin skall man först ta hänsyn till den maximala fasström som används. Maximal fas-ström anges för att motverka värmeutvecklingen i motorns spolar. Du kan filtrera enligt detta kriterium i vår e-butik.
För att förhindra överhettning och skador på elektroniken som kan uppstå, bör stegmotordrivrutinen helst vara utrustad med ett kylelement eller en fläkt. Vissa drivrutiner stängs automatiskt av vid en för hög värmeutveckling. Det finns möjlighet att i efterhand utrusta drivenheten med en kylkropp. Det är dock viktigt att se till att de båda komponenterna är kompatibla. Information om detta finns i tillverkarens beskrivning.
Gränssnitt kan vara ett avgörande kriterium för att stegmotordrivrutinen ska styras via en dator. Inte alla bärbara eller stationära datorer har RS-232- eller RS-483-gränssnitt. I sådana fall är det bra att välja en drivrutin med USB-anslutning.
Om du vill styra din stegmotordrivrutin med en Arduino eller en annan mikrokontroller, måste du se till att det aktuella utförandet är kompatibelt med den. Relevanta uppgifter finns i tillverkarens beskrivning.
FAQ - vanliga frågor om stegmotordrivrutiner
Was är Closed-Loop-stegmotorer?
Closed-Loop-motorer står mot Open-Loop-motorer. Open loop betyder så mycket som ”öppen regleringskrets”, dvs. att drivrutinen inte får feedback under motorns kontroll. En stegförlust registreras alltså inte, was alternin kan leda till felaktig positionering. Closed loop betecknar en sluten reglerkrets. Motorer som fungerar enligt denna princip ger en positionstillbakarapport och korrigerar eventuella fel så att det inte går att gå till stegförluster.
Was man använder H-broar?
H-bryggor används för styrning av bipolära stegmotorer, som kräver en ompolning av driftströmmen. En krets bestående av H-bryggor består av 4 halvledarbrytare (t.ex. Transistorer) och måste byggas för varje lindning.