Stappenmotoren verschillen een groot deel van de gewone DC motoren, ze hebben namelijk geen borstels. Maar hoe werkt dat nu precies? Wel, de rotor is opgebouwd uit permanente magneten en de stator uit spoelen. De stator en rotor zijn voorzien van een groot aantal polen die onderling niet in contact mogen komen. Wanneer er stroom door een spoel gaat, wordt een pool in de rotor recht tegenover een pool van de stator gedraaid. Gevolg? De motor as draait een keer. Hoe sneller de impulsen, hoe sneller de motor zal draaien.

Wat is een stappenmotor?

Klassieke elektromotoren zijn een integraal onderdeel van de aandrijftechnologie. Ze worden gebruikt om iets in beweging te zetten en te laten draaien door spanning aan te leggen. Afhankelijk van de mechanische belasting is de rotatiesnelheid hoger of lager. Ze zijn echter niet geschikt voor toepassingen die nauwkeurigheid vereisen. In dergelijke gevallen zijn zogenaamde stappenmotoren de betere keuze, omdat hiermee specifieke punten nauwkeurig kunnen worden benaderd en gepositioneerd. Stappenmotoren kunnen een hoog koppel genereren, zelfs bij lage snelheden, werken zeer betrouwbaar en maken deel uit van vele industriële en commerciële toepassingen. Ze worden onder andere gebruikt om robots te besturen of worden in printers gebruikt om met zeer korte intervallen kleurpunten naast elkaar te plaatsen. Stappenmotoren worden ook gebruikt in de CNC-besturing. CNC (Computerized Numerical Control = "computer-aided numerical control") verwijst naar een elektronisch proces voor het besturen van CNC-machines die werkstukken met extreme precisie produceren. Deze omvatten bijvoorbeeld CNC-frezen, die bijvoorbeeld worden gebruikt voor het graveren of voor het frezen van 3D-objecten. Stappenmotoren worden nu ook geïnstalleerd in motorvoertuigen, bijvoorbeeld om de kleppen van verwarmings- of airconditioningsystemen te regelen.

Stappenmotoren werken anders dan gelijkstroom- of DC-motoren. Een stappenmotor is een borstelloze synchrone motor die bestaat uit een roteerbaar deel, de zogenaamde rotor, en een niet-roteerbaar deel, de stator. De stator is uitgerust met spoelen die een elektromagnetisch veld genereren en waarvan de wikkelingen specifiek worden in- en uitgeschakeld, waardoor de rotor begint te draaien. De rotatiehoek kan worden beïnvloed door de spoelen te regelen. Een revolutie bestaat uit een bepaald aantal stappen van dezelfde grootte. Elke stap heeft een impuls nodig om te kunnen worden uitgevoerd. Naarmate de pulsfrequentie toeneemt, verandert de stapbeweging in een continue roterende beweging. In de regel genereren industriële motoren 200 stappen per omwenteling. Met andere woorden: 200 afzonderlijke stappen zijn nodig om de as volledig in de motor te draaien.

Afhankelijk van hun ontwerp, kunnen verschillende soorten stappenmotoren worden onderscheiden: reluctantie stappenmotoren hebben een getande zacht ijzeren rotor. Ze bereiken een hoge snelheid en een precieze staphoek, maar genereren slechts een klein koppel. Stappenmotoren met permanente magneet daarentegen zijn uitgerust met een rotor in de vorm van een cilindrische permanente magneet. Ze genereren een groter koppel dan reluctantie-stappenmotoren, maar ze werken onder minder dan exacte staphoeken. Hybride stappenmotoren zijn een hybride van reluctantie en permanent magneet stappenmotoren. Ze genereren een hoog koppel, nauwkeurige staphoeken en worden tegenwoordig het meest gebruikt.

Stappenmotorbesturing met stappenmotorstuurprogramma's

Stappenmotoren zijn borstelloos en daarom minder slijtvast dan klassieke elektromotoren, maar ze moeten worden bestuurd met een controller om te kunnen roteren. Stappenmotordrijvers nemen deze taak op zich. Zoals de naam al suggereert, hebben ze in de eerste plaats de functie om de motor aan te drijven, maar ze dienen ook voor gerichte stappenmotorbesturing, bijvoorbeeld door de snelheid, richting, kracht of positie te regelen.

Stappenmotor-bestuurders werken samen met een zogenaamde stappenmotor-indexeerder of stappenmotor-controller, die meestal stroomopwaarts is aangesloten. Het levert stap- en richtingsbesturingssignalen die de stappenmotor-aandrijver ontvangt en omzet in elektrische signalen die nodig zijn voor de werking van de motor. Communicatie met de stappenmotor-indexer wordt verzekerd via een geschikte interface (bijv. RS-232 of RS-485). Het kan worden aangesloten op een pc, waarvan de opdrachten worden omgezet in de juiste stappen- en richtingsbesturingssignalen en deze uiteindelijk doorsturen naar de stappenmotor-besturing. Versies voor stand-alone werking zijn ook beschikbaar.

Stappenmotor-aandrijvers beïnvloeden de stroom die door de wikkelingen in de motor stroomt en bepalen uiteindelijk hoe hoog of laag de snelheid en het koppel zijn. Sommige stuurprogramma's hebben ook een geïntegreerde klok, waardoor het mogelijk is om de snelheid van buitenaf aan te passen, bijvoorbeeld door een joystick te bedienen. Hoe hoog de stroom is en hoe lang het duurt voordat de wikkelingen "opgewonden" zijn, hangt af van de inductie van de motor.

Er is geen vaste manier om motorstuurprogramma's te configureren. De configuratie varieert afhankelijk van het stuurprogramma en de kaart. Passende software wordt vaak gebruikt, maar er is ook de optie om instellingen via hardware te maken. Dit is meestal het geval als er een of meer DIP-schakelaars op het bord aanwezig zijn.

In onze online shop vindt u een grote selectie stappenmotor-aandrijvingen in de vorm van boards, modules en stepsticks, die geschikt zijn voor verschillende toepassingsgebieden.

Onze tip: vind de juiste spanning

Veel stappenmotor-stuurprogramma's kunnen een spanning genereren die hoger is dan de nominale spanning van de motor. De uitgangsspanning van de bestuurder is gerelateerd aan het koppel en de snelheid en moet idealiter zo hoog mogelijk zijn. Het vinden van de juiste spanning is echter niet eenvoudig. In principe is het raadzaam om de bestuurder en motor niet onmiddellijk met maximale spanning te laten werken, maar om met een lage spanning te beginnen en deze geleidelijk te verhogen. In deze context zijn stappenmotor-bestuurders met huidige besturing praktisch gebleken. Ze voorkomen dat een overstroom optreedt door hogere spanningen te beperken tot de nominale stroom van de motor.

Aankoopcriteria voor stappenmotor-besturing. Wat is belangrijk?

Bij het selecteren van een geschikte stappenmotor-besturing moet eerst rekening worden gehouden met de maximale fasestroom. Maximale fasestromen worden gespecificeerd om warmteontwikkeling in de spoelen van de motor tegen te gaan. U kunt filteren in onze online shop op dit criterium. Om oververhitting en mogelijk bijbehorende schade aan de elektronica te voorkomen, moet stappenmotor-besturing idealiter worden uitgerust met een koellichaam of ventilator. Sommige chauffeurs schakelen eenvoudigweg automatisch uit in geval van extreme hitte. Het is mogelijk om achteraf drivers met een koellichaam te installeren. Het is echter belangrijk om ervoor te zorgen dat de twee componenten compatibel zijn. U kunt hierover informatie vinden in de beschrijving van de fabrikant.

Interfaces kunnen een doorslaggevend aankoopcriterium zijn als de stappenmotor-aandrijving via een pc moet worden bestuurd. Niet elke laptop of desktop-pc heeft een RS-232- of RS-483-interface. In dergelijke gevallen is het zinvol om een stuurprogramma met een USB-verbinding te kiezen. Als u uw stappenmotor-besturing wilt besturen met een Arduino of een andere microcontroller, is het belangrijk om ervoor te zorgen dat versie compatibel is. Relevante gegevens zijn te vinden in de beschrijving van de fabrikant.

Veelgestelde vragen over stappenmotor-besturing

Wat zijn closed-loop stappenmotoren?
Closed-look stappenmotoren zijn het tegenovergestelde van open-lusmotoren. Open lus betekent zoiets als "open regelkring", wat betekent dat de bestuurder geen feedback ontvangt tijdens de motorregeling. Een stapverlies wordt daarom niet geregistreerd, wat kan leiden tot een onnauwkeurige positionering. Gesloten lus geeft een gesloten regellus aan. Motoren die volgens dit principe werken, geven positiefeedback en corrigeren fouten zodat er helemaal geen stapverlies is.

Wat zijn H-bruggen?
H-bruggen worden gebruikt om bipolaire stappenmotoren te regelen die polariteitsomkering van de bedrijfsstroom vereisen. Een circuit van H-bruggen bestaat uit 4 halfgeleiderschakelaars (bijv. Transistoren) en moet voor elke wikkeling worden gemaakt.