Allgemeines / Glossar über Microstep / Schrittmotor Wir haben uns viel Mühe gemacht (ja, diese Bausteine sind ein rein deutsche Enwicklung und werden auch in Deutschland produziert), einen Baustein zu entwickeln, den man möglichst einfach anschließen und benützen kann. Zwar wird man von der Anzahl der Optionen "erschlagen", aber man benötigt sie nicht. Die wichtigsten Parameter haben wir in der Grundeinstellung auf die sinnvollsten Werte voreingestellt. Eines vorab: Wir haben rund 200 verschiedene Motore und Bauformen verschiedener Hersteller getestet und mußten feststellen, daß leider viele -die unseren sehr ähnlich sehen- bereits ab "Werk" defekt waren. Unsere Motoren sind getestet und nicht nur ein "LookALike". Im Normalfall (PWM-Betrieb) müssen nur die 4 Motorleitungen, Impuls (PWM) und die Betriebsspannung verdrahtet werden -> insgesamt also nur 2 Drähte mehr .... Um es einfacher zu machen, hier die wichtigsten Begriffe (stichpunktartig): Bipolar / 2 Phasen: Die Ansteuerung erfolgt über Impulse, dazu werden die Spulen mit einer bestimmten Impuslfolge und unterschiedlicher Polarität bestromt. Endschalter: Um die Drehung / den Ausschlag automatisch zu begrenzen können Endschalter verbaut werden. Ist die Bewegung mechanisch begrenzt bleibt der Motor am „Anschlag“ einfach stehen (natürlich mit Schrittverlust) und erwärmt sich minimal, - mehr aber auch nicht. Kommt es nicht unbedingt auf die Genauigkeit an (z.B. Modus 1,4,6,7) kann man auch auf die Endschalter verzichten. Als Endschalter kann sowohl ein einfacher mechanischer Kontakt mit einem Draht gegen Minus (GND) dienen ( eher nicht zu empfehlen), besser geeignet sind Hallsensoren. Hallsensor: unipolare Hallgeber (SS345PT oder SS445P) reagieren auf das Magnetfeld eines kleinen Magneten. Das geht berührungslos und zuverlässig, und ist daher absolut zu empfehlen. Allerdings: Bei sehr schnelllaufenden Motoren, z.B. Motore ohne Getriebe / Spindel kann es vorkommen, daß der „Schwung“ den Aktuator über die Position des Endschalters bewegt. Im Idealfall begrenzt man den Ausschlag zusätzlich mechanisch und justiert den Aktuator so, daß die Endposition mit einer Ruhestellung (Rastung spürt man) des Motors übereinstimmt. Taktzeit / Taktrate: In den Spulen wird beim Aufbau des Magnetfeldes Energie gespeichert, die auch wieder abgebaut werden muß, damit sich die Motorwelle weiterdrehen kann. Die Zeit, die der Motor für die Bewegung und den Abbau der gespeicherten Energie benötigt, gibt die Zeit vor, die benötigt wird um einen Takt auszuführen: die Taktzeit. Dies Taktzeit ist die Zeit, die jeweils zwischen 2 Takten vergeht. Je kleiner die Taktzeit, desto öfter wird der Takt ausgegeben und der Motor dreht schneller. Je nach Größe des Motors und der Anzahl von Windungen pro Spule (=> der Widerstand) geht das unterschiedlich schnell. Wir haben die Taktzeit auf 5 ms voreingestellt, damit funktionieren die meisten (von uns getesteten) Motore. Idealerweise testet man den Motor im Modus 7/8, und stellt die kleinste Taktrate ein, bis man sicher ist, daß der Motor noch keine Schritte verliert. Sehr kleine Motoren können mit einer Takzeitvon 1 ms bewegt werden ! Schrittverlust: Wird die Last oder die Taktrate zu hoch, können bauartbedingt Schritte verloren gehen: der Motor bewegt sich nicht weiter. Abhilfe: Last verringern, oder Taktrate erhöhen. Vollschritt / Halbschritt: Die kleinen Schrittmotore haben meist einen Schrittwinkel von 18°(im Vollschritt), d.h. bei jedem Schritt wird die Motorwelle um diesen Winkel gedreht. Nach ca. 20 Schritten hat sich die Welle um 1 Umdrehung bewegt. In der Betriebsart „Vollschritt“ hat der Motor die meiste Kraft. Halbschritt: Pro Schritt dreht sich die Motorwelle um einen "halben" Schritt, hier ca. 9°. Die Genauigkeit geht zu Lasten der Kraft und sollte wirklich nur dann gewählt werden, wenn man die höhere Genauigkeit unbedingt benötigt. Nach ca. 40 Schritten hat sich die Welle um 1 Umdrehung bewegt. Brake / FastDecay: Sobald der Motor keine Impulse mehr erhält, wird Fullstop aktiviert, Bei Brake werden die Wicklungen kurzgeschlossen, größere Motore können dann von Hand kaum noch gedreht werden. FastDecay: Die Spannung im Motor wird durch die eingebauten Dioden schnell abgebaut. Powersave: legt fest, ob zwischen den einzelnen Schritten die Spannung bis zum nächsten Schritt gehalten wird, oder abgeschaltet wird. Voreingestellt ist Aus: Motor erhält keinen Strom. Geschwindigkeit: Schrittmotore sind keine Drehzahlwunder, denn es muß ja für jeden Schritt das Magnetfeld unterschiedlich auf-/abgebaut, die Feldrichtung gedreht und die Welle bewegt werden - das benötigt einfach Zeit ! Eigentlich ist ein Schrittmotor ein Gleichstrommotor mit nur 2 Polen. Taktzeit: Voreingestellt ist eine Taktzeit von 5 ms / Takt bei Vollschritt. Sehr kleine Motoren können mit einer Taktrate von ca. 1 ms bewegt werden, große Motoren benötigen mehr Zeit (12 ms) und auch mehr Strom. Strombegrenzung: Die von uns verwendete Brücke beinhaltet eine Strommessung über die verbauten Sensorwiderstände. Bei Erreichen des eingestellten Wertes wird die Spannung gekappt - mehr geht nicht. Die Sensoren AISen / BISen können (für sehr große Motoren unter Umständen geändert werden), es müssen aber hochpräzise Widerstände verwendet werden ! |
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