Personal tools

Stappenmotor

From Frack - Hackerspace Friesland

Jump to: navigation, search
Onderwerp: Stappenmotors
3nm steppers for cnc2.jpg
Deskundigen , ,
Gebruiker JTAG.jpg JTAG
Gebruiker JTAG.jpgDanny Bokma (JTAG) Rol: niet-deelnemer Deskundig met: AVR, CNC, CNC-Frezen, ENC28J60, Elektronica, Solderen, Stappenmotor Werkt aan: Geen projecten :(
Onderdeel van Elektronica, CNC Freesmachine, CNC Freesmachine 2, Lasercutter, RobotArm
Stappenmotors wordt o.a. gebruikt in
Lasercutter, Piepschuim CNC

Stappenmotoren zijn electromotoren welke per discrete stap bewogen kunnen worden.

Stappenmotors

Stappenmotoren zijn electromotoren welke per discrete stap bewogen kunnen worden. In tegenstelling tot normale AC, DC of 3-fase motoren hebben ze een specifieke aansturing nodig om van de ene naar de andere positie te bewegen, maar kunnen ze daardoor vrij gemakkelijk ingezet worden om specifieke bewegingen uit te voeren.

Een stappenmotor kan bijvorbeeld per 1.8 graden, of 0.9 graden "stappen", om zo in 200 of 400 stappen een volledige rotatie te doen. Door met een computer deze stappen aan te sturen kan de gebruiker precies kiezen waar de rotatie van de motor moet stoppen.

Nadelen

  • Een stappenmotor heeft specifieke aansturing nodig om van
  • Een stappenmotor kan stappen overslaan zonder dat de aansturing dit merkt, en zo op de verkeerde positie terecht komen
  • De motor zal naarmate de snelheid hoger wordt zichzelf steeds meer tegenwerken, hij moet immers de flux in de spoel overwinnen om van de huidige positie naar de volgende te bewegen, hierdoor moet er steeds meer vermogen de motor in wat uiteindelijk een plafond berijkt.

Microstepping

Omdat 200 of 400 stapjes per rotatie nogal grote stappen zijn, en omdat er vaak meer preciesie nodig is, hebben de meeste controllers de mogelijkheid tot microstepping. Dit kan meestal tot 16 of zelfs 32/ste delen van een step waardoor niet alleen veel vloeiender bewogen kan worden, maar ook een veel hogere resolutie beschikbaar komt. Helaas levert het gebruik van microstepping wel enkele nadelen, zo moet de aansturing doorgaans sneller schakelen, en dient ook de aansturende computer een ander bij de kunnen benen. Een tweede nadeel is dat microstepping een verlies in torque betekend.

Aansturing

De aansturing van veel stappenmotoren gebeurt doormiddel van specifiek hiervoor ontworpen stappenmotor drivers. Veelal bestaan deze drivers uit een specifieke driver chip, enkele versterkers, optische scheidingen en een koelblok. De aansturing van een stappenmotor moet passen bij de gebruikte motor, zo moet de driver het voltage en de gevraagde stroom in ampere kunnen leveren. Minder is vaak geen probleem, maar bij een te grote motor kan de driver doorbranden.

De driver wordt veelal aangestuurd met een pulse voor elke stap, en een hoog of laag signaal voor de richting. Deze signalen moeten zeker bij hoge snelheden nogal precies aangeleverd worden om de motor niet tegen te werken. Hiervoor is een real-time OS, of embedded oplossing erg nuttig. LinuxCNC, of GRBL zijn 2 mogelijke oplossingen hiervoor, maar er kan natuurlijk ook een eigen pulse generator ontwikkeld worden.

Gebruik

Veel computer gestuurde apparaten gebruiken stappenmotoren, dit zjin bijvoorbeeld cnc-frezen, lasercutters, cinylcutters, kleine robots of zaken als printers, scanners en frisdank/snoepautomaten.

Verschillende typen

Stappenmotoren zijn er in verschillende maten (standaard maten als nema 17, nema23, nema32), en met verschillende krachten, of maximale snelheden. Doordat de interne opbouw van een motor vrij direct bepaald of de motor goed of slecht accelereert, of juist wel of niet hoge snelheden kan behalen zijn er meestal tientallen gelijke motoren te krijgen welke op het eerste oog maar minimaal van elkaar verschillen. Het is dus aan te raden goed uit te zoeken welke snelheden en krachten er gewenst zijn alvorens nieuwe motoren te bestellen. Frack heeft een redelijk assortiment nema17 en nema23 motoren op voorraad om mee te testen.