Sechs Vorteile von Closed-Loop-Schrittmotoren

Ein Closed-Loop-Schrittmotor ist ein Schrittmotor mit einem Encoder am Ende des Motors, der eine Regelung im geschlossenen Regelkreis ermöglicht. Die Closed-Loop-Steuerung des Schrittmotors ist ein Servosystem, das eine Positionsrückmeldung und/oder eine Geschwindigkeitsrückmeldung verwendet, um den mit der Rotorposition kompatiblen Phasenübergang zu bestimmen, was die Leistung von Schrittmotoren ohne das Phänomen der verlorenen Schritte erheblich verbessern kann. Im Folgenden werden sechs wichtige Vorteile eines Closed-Loop-Schrittmotors erläutert, damit Sie seine Eigenschaften besser verstehen.

1. Hohe Reaktionsgeschwindigkeit.

Im Vergleich zum Servomotor kann der Closed-Loop-Schrittmotor den Positionierbefehlen sehr gut folgen, was zu einer kurzen Positionierzeit führt. Bei Anwendungen mit häufigen Starts und Stopps kann die Positionierzeit erheblich verkürzt werden.

2. Mehr Drehmoment als bei einem Servomotor

Der Closed-Loop-Schrittmotor kann die Nachteile eines gewöhnlichen Schrittmotors, wie z. B. Schrittfehler und unzureichende Vibrationen bei niedriger Geschwindigkeit, ausgleichen.

3. Selbst bei 100 % Last kann ein hohes Drehmoment und ein Betrieb außerhalb des Schrittes erreicht werden, ohne dass ein Drehmomentverlust wie bei herkömmlichen Schrittmotorensystemen berücksichtigt werden muss.

4. Closed-Loop-Antrieb kann die Effizienz auf 7,8 mal erhöhen, einschließlich der Ausgangsleistung auf 3,3 mal erhöht, und die Geschwindigkeit auf 3,6 mal erhöht. Die Closed-Loop-Schrittmotor kann höhere Betriebsgeschwindigkeit, stabiler und glatter Geschwindigkeit als Open-Loop-Steuerung zu erhalten.

5. Der Closed-Loop-Schrittmotor bleibt vollständig stehen, wenn er anhält, ohne die Mikrovibrationen eines gewöhnlichen Servomotors. Es kann die Anwendung der Allzweck-Servo-System ersetzen, wenn niedrige Kosten und hohe Präzision Positionierung erforderlich ist.

6. Wärme und Vibration des Closed-Loop-Schrittmotors sind geringer als die des Schrittmotors mit offenem Regelkreis. Die Encoder-Rückmeldung ermöglicht eine höhere Genauigkeit als die des normalen Schrittmotors.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Schrittmotor mit geschlossenem Regelkreis folgende Eigenschaften aufweist: niedrige Kosten, hohe Effizienz, keine Mikrovibrationen beim Anhalten, hohe Steifigkeit, keine Gleichrichtung, hohe Geschwindigkeit und hohe Dynamik usw. Daher ist es zu einer der kostengünstigsten Lösungen geworden, um teure Servosysteme und Low-End-Schrittmotorsysteme mit offenem Regelkreis zu ersetzen.

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Vorteile von linearen Schrittmotoren

 Lineare Schrittmotoren sind elektromechanische Geräte, die elektrische Impulse in präzise lineare Bewegungen umwandeln und so eine hohe Genauigkeit und Wiederholbarkeit für verschiedene Anwendungen bieten. „Linearer Schrittmotor“ ist eine Induktionsmaschine, sein Funktionsprinzip ist die Verwendung einer elektronischen Schaltung, die zu einer Gleichstrom-Stromversorgung, einem mehrphasigen Zeitsteuerungsstrom, diesem Strom der Schrittmotorleistung und dem Schrittmotor zum Normalbetrieb wird Antrieb eines Schrittmotors, der mit Strom versorgt wird, Mehrphasen-Timing-Controller.

Obwohl der „lineare Schrittmotor“ weit verbreitet ist, wird er in der Praxis nicht als allgemeiner Schrittmotor für Gleichstrommotoren, sondern als Wechselstrommotor verwendet. Es darf nur ein Steuersystem sein, das die Dual-Ring-Impulssignal-Leistungstreiberschaltung verwendet. Daher ist die Verwendung von Schrittmotoren gut, aber nicht einfach. Sie erfordert viel Fachwissen in den Bereichen Mechanik, Elektrik, Elektronik und Computer. Als Leistungselement ist der Schrittmotor eines der wichtigsten Rohstoffe der Mechatronik und wird häufig in einer Vielzahl automatisierter Steuerungssysteme eingesetzt. Verhalten folgt Mikroelektronik und Computertechnologie, die Nachfrage nach Schrittmotor im Laufe der Zeit hat in verschiedenen Bereichen der Volkswirtschaft eingesetzt. Die Schrittmotorsteuerung kann nur durch ein digitales Signal betrieben werden, Impulsschrittantriebe, in kurzer Zeit meldet das Steuersystem ein paar zu viele Impulse, das heißt, die Impulsfrequenz ist zu hoch, was zum Abwürgen des Schrittmotors führt.

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Vorteile von linearen Schrittmotoren

Hohe Genauigkeit und Wiederholbarkeit: Aufgrund ihres Direktantriebsmechanismus und ihrer präzisen Steuerung können lineare Schrittmotoren Positionsgenauigkeiten von bis zu einigen Mikrometern und eine hervorragende Wiederholgenauigkeit über Millionen von Zyklen erreichen.

Hohe Kraftfähigkeit: Lineare Schrittmotoren sind in der Lage, hohe Kräfte zu erzeugen, wodurch sie sich für Anwendungen mit schweren Lasten oder hohen Beschleunigungen eignen.

Flexible Bewegungsprofile: Die inhärente Steuerbarkeit von Schrittmotoren ermöglicht eine breite Palette von Bewegungsprofilen, einschließlich konstanter Geschwindigkeit, Beschleunigung, Verzögerung und benutzerdefinierten Bewegungspfaden.

Einfache Steuerung und Integration: Lineare Schrittmotoren lassen sich einfach über Standard-Motion-Controller steuern und ermöglichen durch ihren modularen Aufbau eine nahtlose Integration in bestehende Systeme.

Geringer Wartungsaufwand und lange Lebensdauer: Der Verzicht auf mechanische Verschleißkomponenten wie Zahnräder oder Riemen führt zu einem geringeren Wartungsaufwand und einer längeren Lebensdauer.

Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass lineare Schrittmotoren möglicherweise nicht für jede Anwendung die ideale Wahl sind. Beispielsweise könnten bei Anwendungen, die extrem hohe Geschwindigkeiten erfordern, Linearmotoren oder andere Hochgeschwindigkeits-Bewegungssteuerungstechnologien besser geeignet sein.

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Wofür werden NEMA 42-Schrittmotoren verwendet?

Die NEMA-Schrittmotorgrößen hängen von der Rahmengröße des Schrittmotors ab. NEMA bezeichnet die von der „National Electrical Manufacturers Association“ festgelegten Standards, die sich aus 560 großen Elektroherstellern in den Vereinigten Staaten zusammensetzt, hauptsächlich Hersteller von Geräten und Geräten für die Stromerzeugung, -übertragung, -verteilung und Energieanwendungen. Der Zweck der Normung besteht darin, Missverständnisse zwischen Herstellern und Anwendern elektrischer Produkte zu beseitigen und die Sicherheit dieser Produktanwendungen festzulegen.

Der NEMA 42-Schrittmotor ist der größere Schrittmotor der Schrittmotorfamilie. Er verfügt über die einzigartigen Eigenschaften sowohl eines permanenten als auch eines variablen Reluktanzmotors. Es handelt sich um einen elektronisch angetriebenen Motor, der in der Robotikindustrie und vielen anderen Branchen eingesetzt wird. Der Schrittmotor wird hauptsächlich in Anwendungen eingesetzt, bei denen eine präzise und effiziente Bewegungssteuerung erforderlich ist, unabhängig davon, ob die Bewegung linear oder rotatorisch ist. Im Falle einer Rotationsbewegung ermöglicht es der Welle des Schrittmotors, sich in diskreten Schritten zu drehen, wenn sie digitale Impulse in einer genauen Reihenfolge empfängt.

NEMA 42 Schrittmotor Anwendung:

Robotikbranche:

Der NEMA 42-Schrittmotor wird häufig in der Robotik eingesetzt, da er ein hohes Drehmoment bietet und über die erforderliche Arbeitsqualität für eine präzise Steuerung verfügt. Heutzutage, da die Welt zunehmend auf die Technologie angewiesen ist, hat die Robotikbranche eine große Wachstumschance. Der wachsende Bereich der Robotik ist für sein Wachstum teilweise auf NEMA 42-Schrittmotoren angewiesen, da es sich um den besten Elektromotor für Roboteranwendungen handelt.

CNC-Industrien:

CNC-Industrien (Computer Numeric Control) sind diejenigen, die CNC-Geräte wie CNC-Fräsmaschinen, CNC-Fräsmaschinen und verschiedene andere CNC-Produkte herstellen. Bei diesen Geräten handelt es sich um computergesteuerte Geräte, die für Schneidanwendungen eingesetzt werden. Diese Anwendungen erfordern auch eine präzise Steuerung und daher sind NEMA 42-Schrittmotoren die bevorzugten Elektromotoren für CNC-Anwendungen.

3D-Druck- oder Rapid-Prototyping-Branchen:

3D-Drucker erfordern eine präzise Steuerung und Genauigkeit für ihren Betrieb und daher verwenden diese Druckertypen NEMA 42-Schrittmotoren. Aufgrund des direkten Zusammenhangs zwischen Drehwinkel und Eingangsimpuls bieten diese Motoren ein hohes Maß an Präzision. Sie können angehalten und die Drehrichtung mit großer Präzision umgekehrt werden, was den NEMA 42-Schrittmotor zu einer hervorragenden Komponente für Rapid-Prototyping-Anwendungen macht.

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Anwendung und Funktionsprinzip des NEMA 17-Schrittmotors

 NEMA 17 ist ein Schrittmotor mit einem Schrittwinkel von 1,8°. Der Winkel entspricht 200 Schritten/Umdrehung. Im Betrieb kann jede Phase des Motortyps bei einer Spannung von 12V einen Strom von 12A aufnehmen.

Somit reicht der Strom aus, um ein Haltemoment von 3,2 kg-cm aufrechtzuerhalten. Beachten Sie außerdem, dass der Motortyp über sechs farblich gekennzeichnete Drähte verfügt. Darüber hinaus verfügt jedes Kabel über eine blanke Ader. Daher sind die Kabel unerlässlich, um die Steuerung durch unipolare und bipolare Schrittmotortreiber zu ermöglichen.

 

Wenn Sie ihn mit einem unipolaren Schrittmotortreiber verwenden wollen, benötigen Sie alle sechs Drähte. Wenn Sie hingegen bipolare Schrittmotordrähte verwenden möchten, müssen Sie einige Drähte weglassen. Beachten Sie, dass die empfohlene Betriebsart die Verwendung mit einem bipolaren Schrittmotor-Treiber während der eigentlichen Motorsteuerung ist.

Der Schrittmotor-Controller verfügt über sechs Drähte oder Spulen, jeweils für einen bestimmten Zweck. Die Kabel sind in zwei Hauptteilen gewickelt. Erstens gibt es die schwarzen, gelben und grünen Drähte an der ersten Wicklung der Spule. Als nächstes bilden die roten, weißen und blauen Drähte den zweiten Teil der Wicklung. Hier ist die Darstellung der Pinbelegung des Motors:

Wie verwende ich die NEMA 17 Motoren?

Die Verwendung der NEMA 17-Schrittmotoren ist relativ einfach. Schauen Sie sich zunächst das Spulendiagramm unten an. Es ist wichtig zu verstehen, wie sich der Schrittmotor um die Verdrahtungsphasen dreht.

Beachten Sie, dass NEMA 17-Schrittmotoren während des Betriebs dazu neigen, hohe Ströme zu verbrauchen. Daher ist es zwingend erforderlich, einen Treiber-IC wie den A4988 zu verwenden. Außerdem verfügt der Motor über sechs Drähte, die mit zwei geteilten Wicklungen verbunden sind. Während des Betriebs sind die Anzapfungen der Mittelwicklung mit der positiven Versorgung verbunden. Die beiden Enden jeder Wicklung sind über einen Treiberkreis austauschbar geerdet.

Anwendungen:

Die Schrittmotoren sind in Systemen einsetzbar, die eine präzise Steuerung erfordern, sowie in anderen kritischen kommerziellen Anwendungen. Außerdem kommen sie häufig in Anwendungen vor, bei denen die Komplexität eines Feedback-Steuerungssystems überwunden werden soll. Im Folgenden finden Sie einige Anwendungsbeispiele, bei denen der oder die Elektromotoren hilfreich sind:

CNC-Maschinen

Druckermotoren, z. B. in einem 3D-Druckermotor

Nützlich bei Linearaktuatoren

Präzise Steuermaschinen

Festplatte

3D-Drucker/CNC- oder Prototyping-Maschinen (z. B. RepRap)

Laserschneider;

Schrittmotoren scheinen in ihrem Aufbau anspruchsvoll zu sein, funktionieren aber nach einem einfachen Prinzip, wie wir gerade erklärt haben. Bei weiteren Fragen zur Funktionsweise des NEMA 17-Schrittmotors können Sie sich gerne an uns wenden.

Source：https://www.oyostepper.de/article-1144-Anwendung-und-Funktionsprinzip-des-NEMA-17-Schrittmotors.html

So steuern Sie einen Nema23-Schrittmotor?

Was ist der Nema 23 Schrittmotor?

Der NEMA 23 ist größtenteils ein hybrider bipolarer Schrittmotor mit hohem Drehmoment. Darüber hinaus handelt es sich bei dem Motor um einen 2-Phasen-Schrittmotor zur Stromerzeugung. Es zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass sein Schrittwinkel 1,8 Grad beträgt. Bei diesem Winkel ergeben sich für jede einzelne Umdrehung 200 Schritte. Daher legt jede Umdrehung dieses Doppelwellenmotors 1,8 Grad zurück.

Anwendungen

Bemerkenswerte Anwendungen dieses Hybrid-Schrittmotors sind in;

3D-Drucker

CNC-Maschinen

Laborautomatisierung

Robotik

Medizinische Bildgebungsanwendungen

Industrielle Automatisierung

Sicherheitskameras

So steuern Sie einen Nema23-Schrittmotor

Darüber hinaus ist das Design des Motors auf die Bereitstellung eines maximalen Drehmoments bei Betriebsgeschwindigkeiten ausgerichtet. Dadurch reduziert das Design Vibrationen und Geräusche. Daher wird es in Präzisions-Bewegungssteuerungen bevorzugt.

Um einen NEMA23-Schrittmotor zu steuern, benötigen Sie einen Schrittmotortreiber und einen Mikrocontroller oder eine Schrittmotor-Controllerplatine. Hier ist ein allgemeiner Überblick über die Schritte zur Steuerung eines NEMA23-Schrittmotors:

Wählen Sie den geeigneten Schrittmotortreiber: Wählen Sie einen Schrittmotortreiber, der mit NEMA23-Schrittmotoren kompatibel ist und den erforderlichen Nennstrom verarbeiten kann. Zu den gängigen Schrittmotortreiberchips gehören A4988, DRV8825 und TB6600.

Schließen Sie den Schrittmotortreiber an: Befolgen Sie das Datenblatt oder die Bedienungsanleitung des Schrittmotortreibers, um ihn richtig anzuschließen. Normalerweise müssen Sie Stromversorgungsleitungen (VCC und GND), Steuereingänge (z. B. Schritt- und Richtungsstifte) und Motorausgangsanschlüsse (Spulen A und B) anschließen.

Schrittmotor anschließen: Verbinden Sie die Drähte des NEMA23-Schrittmotors mit den entsprechenden Motorausgangsanschlüssen am Schrittmotortreiber. Normalerweise gibt es vier Drähte, zwei für jede Spule. Sehen Sie sich das Datenblatt des Motors oder die Markierungen auf den Motorkabeln an, um die richtigen Anschlüsse zu ermitteln.

 

Source:https://www.oyostepper.de/article-1143-So-steuern-Sie-einen-Nema23-Schrittmotor.html

Wofür werden NEMA17-Schrittmotoren verwendet?

Was sind NEMA 17-Schrittmotoren?

Die National Electrical Manufacturers Association (NEMA) definiert eine Reihe von Standards, mit denen Toleranzen für viele Produkte, einschließlich Schrittmotoren, vorgegeben werden. Schrittmotoren werden nach NEMA-Rahmengröße kategorisiert, z. B. „Größe 11“, „Größe 23“ oder „Größe 34“. NEMA 17-Schrittmotoren sind solche mit einem Schrittwinkel von 1,8 Grad (200 Schritte/Umdrehung) und einer 1,7 x 1,7 Zoll großen Frontplatte. NEMA 17-Stepper haben in der Regel ein höheres Drehmoment als kleinere Varianten, wie z. B. NEMA 14, und haben eine empfohlene Treiberspannung von 12-24 V. Diese Stepper sind außerdem RoHS-konform.

Anwendungen:

3D Drucker:

Ein Schrittmotor ist in Listen gängiger 3D-Druckerteile fast präsent. Dies liegt daran, dass ein Schrittmotor ein hochpräzises und kostengünstiges Mittel ist, um äußerst exakte Drehungen und Aktionen auszuführen, während ein 3D-Drucker versucht, Daten aus digitalen Scans in tatsächliche 3D-Objekte umzuwandeln.

Computer-Numerische Steuerung (CNC):

Die meisten CNC-Maschinen können mit Schrittmotoren anstelle von Servomotoren angetrieben werden. Zahlreiche Fertigungsprozesse nutzen CNC-Anwendungen, bei denen Werkzeugmaschinen physisch durch vorprogrammierte Computersoftware in Fertigungs- und Fertigungsumgebungen bedient und bewegt werden.

Kameras:

Für den Einsatz in Kamera- und Videoüberwachungs-Positionierungssystemen bieten Schrittmotoren außerdem mehrere weitere wünschenswerte Eigenschaften, wie z. B. volles Drehmoment im Stillstand, extrem schnelle und genaue Reaktionszeiten für alle Bewegungseingaben, konsistente Wiederholbarkeit vorgegebener Bewegungen und einfache Steuerungen mit offenem Regelkreis definiert durch feste Schrittweiten.

NEMA17-Schrittmotoren werden häufig in CNC-Maschinen, Festplatten und Linearantrieben eingesetzt. Der Motor verfügt über sechs Anschlussdrähte und eine Nennspannung von zwölf Volt. Es kann mit einer niedrigeren Spannung betrieben werden, aber das Drehmoment wird reduziert. Diese Motoren haben einen Schrittwinkel von 1,8 Grad, was bedeutet, dass jede Umdrehung 200 Schritte hat und jeder Schritt 1,8 Grad abdeckt, was zu einem hohen Maß an Kontrolle führt.

Source:https://www.oyostepper.de/article-1142-Wof%C3%BCr-werden-NEMA17-Schrittmotoren-verwendet.html