Die Closed-Loop-Schrittmotorsteuerung mit Schrittverlustkompensation ist ein gängiger Algorithmus zur Leistungssteigerung für Schrittmotorsysteme.

Bei einer gängigen Form der Schrittverlustkompensation erfasst ein Winkelsensor oder Encoder die Motorrotorposition und alle fehlenden Schritte. Anschließend zeichnet die Steuerung ihre Befehle und die tatsächliche Motorposition vom Encoder auf und wandelt die Positionsdaten in die entsprechende Anzahl von Schritten um. Erkennt die Steuerung fehlende Schritte, löst sie eine Positionskorrektur mit Ausgleichsschritten aus.

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

Steuerung im Kontext: Verhindern, dass Motoren Schritte verpassen

In einem anderen sensorlosen Aufbau der SchrittverlustkompensationDer Controller erkennt Blockaden durch die Verwendung von Back-EMF-Messungen zur Rückmeldung.

Hier verwendet der Controller eine Positionsschleife, um durch externe Störungen verlorene Schritte zu vermeiden. Dazu wird eine Stromschleife verwendet, die den Eingang zum Motor ändert … und den Motor auch bei variabler Last am Laufen hält.

Schrittmotoren haben den Vorteil, dass sie in einem offenen Regelkreis laufen. Geschlossene Systeme wie Schrittverlust- oder Lastpositionsregelungen erfordern jedoch eine Systemrückmeldung. Dennoch sind diese Systeme weniger kompliziert und benötigen weniger Rückmeldung als Systeme mit Servomotoren.

Verschiedene Definitionen für die Schrittmotorsteuerung

Beachten Sie, dass einige Hersteller die Schrittmotorsteuerung im geschlossenen Regelkreis als sinusförmige Kommutierung mit Encoder-Feedback definieren, um die Rotorposition zu verfolgen und eine echte feldorientierte Steuerung zu ermöglichen. Sie argumentieren, dass Schrittmotoren mit Encoder ohne feldorientierte Steuerung (oder sinusförmige kommutierte Stromregelung) keine echten geschlossenen Regelkreise darstellen. Die Logik dahinter ist, dass solche Systeme nur die Schrittposition verfolgen und verlorene Schritte während des Betriebs nicht korrigieren können.

Im Gegensatz dazu können echte Closed-Loop-Schrittmotoren Schrittverluste ausgleichen. Dabei führen die Motorwicklungen sinusförmige Phasenströme, und der Antrieb sorgt dafür, dass die Magnetfelder von Stator und Rotor komplementär sind – so liefert die Feldstärke das gewünschte Drehmoment. Ein so gut dosierter Strom in den Wicklungen ermöglicht dem Motor eine konstante Kraftabgabe bei minimaler Geräuschentwicklung und Wärmeableitung.

Eine weitere Möglichkeit zur Differenzierung der Schrittverlustkompensation

Im Gegensatz zu LastpositionsregelungenSchrittverlustkontrollen kompensieren Fehler nicht kontinuierlich über das gesamte Bewegungsprofil.

Vielmehr ergreift das System nur dann Korrekturmaßnahmen, wenn es verlorene Schritte erkennt.

Die Schrittverlustkompensation ist einfacher als die Lastpositionsregelung. Bei der Entscheidung für eine geschlossene Schrittmotorsteuerung mit Schrittverlustkompensation sollten Sie jedoch die Anforderungen Ihres Systems berücksichtigen. Schrittverluste können den gesamten Betrieb eines schrittmotorbetriebenen Systems beeinträchtigen. Ob sich eine Schrittverlustkompensation lohnt, hängt jedoch davon ab, wie empfindlich ein System auf solche Fehler reagiert.

Ein weiterer Vorbehalt: Die Kompensation von Schrittverlusten kann Fehler korrigieren und als Absicherung dienen. Sie sollte jedoch nicht als erste Maßnahme zur Absicherung eines Schrittmotor-Steuerungssystems dienen. Sorgen Sie von vornherein dafür, dass möglichst wenige Schritte ausgelassen werden:

1)Wählen Sie einen Motor mit der richtigen Größe.Nutzen Sie hier Sicherheitsfaktoren und stellen Sie sicher, dass es nicht durch externe Ursachen zu einem Stillstand kommt.

2)Testen Sie Systeme immer, um sicherzustellen, dass keine Schritte übersprungen werden.Wenn bei einem Bewegungsdesign Schritte ausgelassen werden, gehen in der Regel mehrere Schritte verloren und nicht nur einer nach dem anderen. Sorgfältige Überprüfungen und Tests sowie die Kompensation von Schrittverlusten können zu stabileren und zuverlässigeren Systemen führen.