Wie Schrittmotoren eine präzise Bewegungssteuerung erreichen

Der Schrittmotor ist ein Aktuator, der elektrische Impulse in eine Winkelverschiebung umwandelt. Der Schrittmotor ist ein Aktuator, der elektrische Impulse in eine Winkelverschiebung umwandelt. Wenn der Treiber ein Impulssignal empfängt, treibt er den Schrittmotor an, sich in einer bestimmten Richtung um einen festen Winkel (d. h. den so genannten Schrittwinkel) zu drehen, um sich in einem festen Winkel zu drehen. Die Anzahl der Impulse kann gesteuert werden, um den Betrag der Winkelverschiebung zu steuern, um den Zweck der genauen Positionierung zu erreichen, aber auch durch die Steuerung der Frequenz der Impulse, um die Geschwindigkeit und Beschleunigung der Motordrehung zu steuern, um den Zweck der Geschwindigkeitsregelung zu erreichen. 

Prinzip der Beschleunigungs- und Verzögerungssteuerung des Schrittmotors

Wenn der Schrittmotor den Aktuator antreibt, um sich von einer Position in eine andere zu bewegen, durchläuft er den Prozess der Beschleunigung, konstanten Geschwindigkeit und Verzögerung.

Wenn die Arbeitsfrequenz des Schrittmotors im Dauerbetriebsbereich liegt, das heißt, wenn die Arbeitsfrequenz größer als seine eigene maximale Startfrequenz ist, kann der Schrittmotor nicht direkt starten und stoppen. In diesem Bereich muss der Schrittmotor zunächst den Selbststartbereich durchlaufen und dann beschleunigen, um den Arbeitsbereich zu erreichen, andernfalls wird er blockiert. Ebenso kann der Schrittmotor in diesem Bereich nicht direkt abgebremst werden, da er sonst leicht den Schritt verliert und vor dem Abbremsen zunächst in den Selbstanlaufbereich abbremsen muss.

Es gibt zwei häufig verwendete Methoden zur Frequenzerhöhung und -senkung für Schrittmotoren: lineare Frequenzerhöhung und -senkung und exponentielle Frequenzerhöhung und -senkung. Die Exponentialkurvenmethode verfügt über eine starke Tracking-Fähigkeit, aber wenn sich die Geschwindigkeit stark ändert, ist die Balance schlecht. Die geradlinige Methode weist eine Stabilität auf und eignet sich für schnelle Positionierungsmethoden mit großen Geschwindigkeitsänderungen.

Positionierungsplan

Um die Positioniergenauigkeit des Systems zu gewährleisten, sollte das Impulsäquivalent, d. h. die vom Schrittmotor zurückgelegte Strecke beim Drehen eines Schrittwinkels, nicht zu groß sein, und die Hubgeschwindigkeit des Schrittmotors sollte langsam sein, damit das Produkt keine Schritte verliert oder überschwingt. Doch diese beiden Faktoren zusammen führen zu einem großen Problem: Die Positionierungszeit ist zu lang, was sich auf die Arbeitseffizienz des Aktuators auswirkt. Um eine hohe Positioniergeschwindigkeit zu erreichen und gleichzeitig die Positioniergenauigkeit zu gewährleisten, kann der gesamte Positioniervorgang in zwei Stufen unterteilt werden: die Grobpositionierstufe und die Feinpositionierstufe. In der Grobpositionierungsphase wird ein größeres Impulsäquivalent verwendet, beispielsweise 0,1 mm/Schritt oder 1 mm/Schritt oder sogar höher. In der Feinpositionierungsphase wird zur Gewährleistung der Positionierungsgenauigkeit ein kleineres Impulsäquivalent verwendet, beispielsweise 0,01 mm/Schritt. Obwohl das Impulsäquivalent reduziert wird, wird die Positioniergeschwindigkeit aufgrund des kurzen Feinpositionierhubs (etwa ein Fünftel des Gesamthubs) nicht beeinträchtigt. Um dies zu erreichen, kann die mechanische Seite durch einen anderen Übertragungsmechanismus realisiert werden.