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Was ist eine Schrittmotorsteuerung mit Schrittverlustkompensation?

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FAQ

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Die Regelung von Schrittmotoren mit Schrittverlustkompensation ist ein gängiger Algorithmus zur Leistungssteigerung von Schrittmotorsystemen.

Bei einer weit verbreiteten Form der Schrittverlustkompensation verfolgt ein Winkelsensor oder Encoder die Motor-Rotor-Position und alle verpassten Schritte. Dann zeichnet die Steuerung ihre Befehle und die tatsächliche Motorposition vom Encoder auf ... und wandelt die Positionsdaten in die entsprechende Anzahl von Schritten um. Wenn die Steuerung fehlende Schritte feststellt, löst sie eine Positionskorrektur mit Nachholschritten aus.

Diese Form der Schrittverlustkompensation ist nützlich, wenn ein Schrittmotor die volle Geschwindigkeit liefern oder nahe seiner maximalen Last laufen muss (oder wenn die Gefahr besteht, dass die Abtriebswelle klemmt).

Steuerung im Kontext: Verhindern, dass Motoren Schritte verpassen
Bei einem anderen sensorlosen Aufbau der Schrittverlustkompensation erkennt der Regler den Stillstand durch die Verwendung von Gegen-EMK-Messungen als Rückmeldung.

Hier verwendet der Regler eine Positionsschleife, um Schrittverluste aufgrund externer Störungen durch eine Stromschleife zu vermeiden, die den Eingang zum Motor modifiziert ... und den Motor auch bei variabler Last am Laufen hält.

Schrittmotoren haben den Vorteil, dass sie in einer Konfiguration mit offenem Regelkreis laufen, aber Systeme mit geschlossenem Regelkreis, wie Schrittverlust- oder Lastpositionssteuerung, erfordern ein System-Feedback. Dennoch sind diese Systeme weniger kompliziert und benötigen weniger Rückmeldungen als Systeme, die auf Servomotoren basieren.

Verschiedene Definitionen für die Schrittmotorsteuerung im geschlossenen Regelkreis
Einige Hersteller definieren die Closed-Loop-Schrittsteuerung als sinusförmige Kommutierung mit Encoder-Feedback, um die Rotorposition zu verfolgen und eine echte feldorientierte Steuerung zu ermöglichen. Sie argumentieren, dass mit Encodern ausgestattete Schrittmotoren ohne feldorientierte Regelung (oder sinusförmig kommutierte Stromregelung) keine echten Closed-Loop-Optionen sind. Die Logik dabei ist, dass solche Systeme nur die Schrittposition verfolgen können und nicht in der Lage sind, einen Schrittverlust während des Betriebs zu korrigieren.

Im Gegensatz dazu können echte Closed-Loop-Schrittsteuerungen Schrittverluste ausgleichen. Hier führen die Motorwicklungen sinusförmige Phasenströme, und der Antrieb stellt sicher, dass die Magnetfelder von Stator und Rotor komplementär sind, so dass die Feldstärke das angestrebte Drehmomentniveau liefert. Durch diesen gut dosierten Strom in den Wicklungen kann der Motor eine gleichmäßige Kraft bei minimaler Geräuschentwicklung und Wärmeabgabe abgeben.

Eine weitere Möglichkeit zur Differenzierung der Schrittverlustkompensation
Im Gegensatz zu Lastpositionssteuerungen werden bei Schrittverluststeuerungen Fehler nicht kontinuierlich über das gesamte Bewegungsprofil hinweg kompensiert.

Vielmehr greift das System nur dann korrigierend ein, wenn es verlorene Schritte feststellt.

Die Schrittverlustkompensation ist einfacher als die Lastpositionssteuerung. Bei der Überlegung, ob eine Schrittmotorsteuerung mit Schrittverlustkompensation eingesetzt werden soll, muss jedoch berücksichtigt werden, was ein bestimmtes System benötigt. Verlorene Schritte können den gesamten Betrieb eines schrittmotorgesteuerten Systems beeinträchtigen. Ob es sich lohnt, eine Schrittverlustkompensation einzubauen, hängt davon ab, wie empfindlich ein bestimmtes System auf solche Ausfälle reagiert.

Ein weiterer Vorbehalt: Die Schrittverlustkompensation kann Fehler korrigieren und als Versicherung dienen. Sie sollte jedoch nicht als erste Verteidigungslinie dienen, um ein Stepper-Steuerungssystem narrensicher zu machen. Sorgen Sie dafür, dass so wenig Schritte wie möglich ausgelassen werden:

1) Wählen Sie einen Motor mit angemessener Größe. Berücksichtigen Sie dabei Sicherheitsfaktoren und stellen Sie sicher, dass externe Ursachen nicht zum Stillstand führen.

2) Testen Sie Systeme immer, um sicherzustellen, dass sie keine Schritte überspringen. Wenn ein Bewegungsdesign Schritte auslässt, verliert es normalerweise mehrere Schritte und nicht nur einen auf einmal. Sorgfältige Prüfungen und Tests zusammen mit der Kompensation von Schrittverlusten können zu stabileren, zuverlässigeren Systemen führen.