User Manual

Saia-Burgess Dresden GmbH
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2. Funktionsbeschreibung
2.1. Systemübersicht
Der Betrieb eines Schrittmotors erfordert einen Leistungstreiber, der die Spulen des
Schrittmotors bestromt. Ein Wechsel der Bestromung führt zum Fortschalten des Statorfeldes.
Der permanent-magnetische Rotor richtet sich entsprechend dem Statorfeld aus und erzeugt
eine Drehbewegung. Die Frequenz des Weiterschaltens bezeichnet man als Schrittfrequenz f
S
.
Sie bestimmt zusammen mit dem Schrittwinkel α
S
des Motors die Drehzahl n der Motorwelle für
ihre Schrittmotorapplikation. Die Baugruppe SAMOTRONIC101 ist ein Schrittmotor-Treiber für
unipolare Schrittmotoren im Konstantspannungsmodus. Über Steuersignale kann die
Drehrichtung, Schrittmodus und das Stoppverhalten bestimmt werden. Die Vorgabe der
Schrittfrequenz erfolgt über den \CLOCK- Eingang. Optional kann ein interner Taktgenerator
genutzt werden. Die Konfiguration der Taktquelle erfolgt mit einem DIP-Konfigurationsschalter
SW direkt auf der Leiterplatte. Mit dem Potentiometer kann die Frequenz des internen
Taktgebers eingestellt werden.
Die Baugruppe wird mit einer Gleichspannung U
Supply
versorgt, die sowohl den Logikteil, als
auch die Mittelanzapfungen der Motorphasen PhA+/PhB+ versorgt. Vier Leistungstransistoren
schalten die Motorphasen PhA1/PhA2/PhB1/PhB2 gegen Masse GND. Die zeitliche Abfolge der
Ansteuersignale wird dabei von einem integrierten Schaltkreis NJM3517 (JRC) gesteuert.
2.2. Konstantspannungsbetrieb
Der Konstantspannungsbetrieb für unipolare Wicklungen ist eine einfache und preiswerte
Ansteuermethode. Dabei wird die Versorgungsspannung U
Supply
mittels Transistoren
abwechselnd an die Wicklungen gelegt. Die vier Teilwicklungen lassen sich jeweils
näherungsweise als eine Serienschaltung des ohmschen Phasenwiderstandes und einer
Induktivität ansehen. Der Einfachheit halber wollen wir an dieser Stelle die induzierte Spannung
auf Grund der Rotorbewegung (BEMF) vernachlässigen. Das untere Diagramm verdeutlicht den
exponentiellen Stromanstieg für einen konstanten Spannungsimpuls bis zum Zeitpunkt t
1
. Für
einen unendlich langen Spannungsimpuls der Höhe U
Supply
steigt der Strom bis auf I
MAX
an.
Dieser Maximalwert wird nur durch den Phasenwiderstand R begrenzt. Stellen Sie unbedingt
sicher, dass der maximal zulässige Phasenstrom der SAMOTRONIC nicht überschritten wird!
Bei hohen Schrittfrequenzen kommt es durch die Stromanstiege und Gegeninduktion des
Rotors und zu einer Verringerung des Phasenstromes. Bei hohen Betriebsfrequenzen (>200Hz)
ist deshalb die Überprüfung der Phasenströme zum Zwecke der optimalen Ausnutzung ratsam.
SM
+
-
PhA1
PhA+
PhA2
PhB1
PhB+
PhB2
SAMOTRONIC101
Steuersignale
U
Supply
n
f
S
α
S
.
60
.
s
360 Grad
[n: Drehzahl in 1/min]
GND
Umot