Schrittwinkel
Der Schrittwinkel ist die Winkelverschiebung des Rotors eines Schrittmotors als Reaktion auf einen einzelnen Eingangsimpuls. Er wird durch die Anzahl der Phasen in der Steuerwicklung, die Anzahl der Rotorzähne und den Erregungsmodus bestimmt. Ein kleinerer Schrittwinkel führt in der Regel zu einem ruhigeren Motorlauf.
Gängige Schrittwinkel sind 0,72°, 0,9°, 1,2°, 1,8° und 7,5°. Typische Werte je Motortyp sind:
- Zweiphasige Motoren: 0,9° / 1,8°
- Dreiphasige Motoren: 1,2° / 1,5°
- Fünfphasige Motoren: 0,72°
Ohne einen Mikroschritt-Treiber muss der Benutzer einen Motor mit der entsprechenden Phasenanzahl wählen, um den gewünschten Schrittwinkel zu erreichen. Wird ein Mikroschritt-Treiber verwendet, bestimmt die Phasenanzahl nicht mehr den effektiven Schrittwinkel — der Benutzer kann einfach die Mikroschritt-Einstellung am Treiber anpassen, um die Schritt-auflösung des Motors zu ändern.
Mikroschritt
Mikroschritt teilt jeden Vollschritt in kleinere Inkremente auf. Ohne Mikroschritt bewegt sich der Rotor pro Impuls um den vollen Schrittwinkel des Motors. Mit Mikroschritt entspricht die Winkelverschiebung pro Impuls dem vollen Schrittwinkel geteilt durch die Mikroschritt-Einstellung.
Beispielsweise hat ein Standard-Zweiphasen-Schrittmotor einen vollen Schrittwinkel von 1,8°. Ohne Mikroschritt erzeugt ein Impuls eine Verschiebung von 1,8°, sodass 200 Impulse für eine vollständige Umdrehung (360°) erforderlich sind.
Wichtige Formeln
Impulse pro Umdrehung (mit Mikroschritt):
Impulse pro Umdrehung = (360° × Mikroschritt-Einstellung) / voller Schrittwinkel
Motordrehzahl:
n = (60 × f) / p
Dabei gilt:
- n = Motordrehzahl (U/min)
- f = Eingangsimpulsfrequenz (Hz)
- p = Impulse pro Umdrehung (Mikroschritt-Einstellung × Impulse pro Umdrehung bei Vollschritt)
Beispiel: Wenn die Eingangsimpulsfrequenz 1000 Hz beträgt und die Mikroschritt-Einstellung des Treibers 2000 Impulse pro Umdrehung beträgt, ergibt sich folgende Motordrehzahl:
n = (60 × 1000) / 2000 = 30 U/min
Die richtige Mikroschritt-Einstellung wählen
Bei höheren Drehzahlen ist eine niedrigere Mikroschritt-Einstellung oft ausreichend, da eine hohe Mikroschritt-Auflösung bei hohen Drehzahlen das verfügbare Drehmoment reduzieren kann. Bei niedrigeren Drehzahlen hilft eine höhere Mikroschritt-Einstellung, einen ruhigen Lauf zu gewährleisten und Vibrationen sowie Geräusche zu reduzieren.