Was ist der Unterschied zwischen – bipolaren unipolaren Schrittmotoren?

Beste Antwort

Schrittmotoren werden als bipolar oder unipolar charakterisiert . Bipolare Schrittmotoren haben vier Zuleitungsdrähte und erfordern insgesamt acht Ansteuertransistoren (d. H. Zwei volle H-Brücken). Unipolar hat in jeder Phase einen zusätzlichen Mittelabgriff für insgesamt sechs Zuleitungsdrähte. Wenn die Mittenabgriffe an eine gemeinsame Spannungsquelle angeschlossen sind, können unipolare Schrittmotoren mit vier identischen „Schaltern“ gesteuert werden, typischerweise NPN- oder N-Kanal-Ansteuertransistoren (Abbildung 1). Im herkömmlichen Vollschrittmodus wird jeweils eine Motorphase erregt, was zu einem minimalen Stromverbrauch und einer hohen Positionsgenauigkeit unabhängig von einem Wicklungsungleichgewicht führt. Die Halbschrittsteuerung wechselt zwischen dem gleichzeitigen Erregen einer einzelnen Phase und zweier Phasen, was zu einer achtstufigen Sequenz führt, die eine höhere Auflösung, niedrigere Geräuschpegel und eine geringere Anfälligkeit für Motorresonanz bietet.

Ein Schrittmotor weist die folgenden Merkmale auf :

Drehrichtung in beide Richtungen

Präzisionswinkel-Inkrementaländerungen

Fähigkeit zur digitalen Steuerung

Halten des Drehmoments bei Drehzahl Null

Wiederholung genauer Bewegungs- oder Geschwindigkeitsprofile

Schrittmotor unipolar / bipolar 57 × 56 mm 7,4 V 1 A pro Phase

Dieser NEMA-Hybrid-Schrittmotor der Größe 23 kann als verwendet werden ein unipolarer oder bipolarer Schrittmotor mit einem Schrittwinkel von 1,8 ° (200 Schritte / Umdrehung). Jede Phase zieht 1 A bei 7,4 V, was ein Haltemoment von 9 kg-cm (125 oz-in) ermöglicht.

Dieser Hybrid-Schrittmotor mit hohem Drehmoment hat einen Schrittwinkel von 1,8 ° (200 Schritte /) Revolution). Jede Phase zieht 1 A bei 7,4 V, was ein Haltemoment von 9 kg-cm (125 oz-in) ermöglicht. Der Motor verfügt über sechs farbcodierte Drähte, die mit blanken Kabeln abgeschlossen sind und die Steuerung durch unipolare und bipolare Schrittmotortreiber ermöglichen. Bei Verwendung mit einem unipolaren Schrittmotortreiber werden alle sechs Leitungen verwendet. Bei Verwendung mit einem bipolaren Schrittmotortreiber können die gelben und weißen Drähte mit Mittelabgriff getrennt bleiben (das rot-blaue Paar ermöglicht den Zugang zu einer Spule und das schwarz-grüne Paar ermöglicht den Zugang zur anderen Spule). Wir empfehlen die Verwendung als bipolarer Schrittmotor.

Bipolare Schrittmotoren

Bei bipolaren Schrittmotoren gibt es nur eine einzige Wicklung pro Phase. Die Ansteuerschaltung muss komplizierter sein, um den Magnetpol umzukehren. Dies geschieht, um den Blogstrom des bipolaren Schrittmotors umzukehren. Dies geschieht mit einer H-Brückenanordnung, es können jedoch mehrere Treiberchips erworben werden, um dies zu einer einfacheren Aufgabe zu machen.

Da Wicklungen besser genutzt werden, sind sie leistungsstärker als ein unipolarer Motor von das gleiche Gewicht. Dies ist auf den physischen Raum zurückzuführen, den die Wicklungen einnehmen. Ein unipolarer Motor hat die doppelte Drahtmenge im selben Raum, wird jedoch zu jedem Zeitpunkt nur zur Hälfte verwendet und ist daher zu 50\% effizient (oder zu ungefähr 70\% der verfügbaren Drehmomentabgabe). Obwohl das Fahren mit Bipolar komplizierter ist, ist es aufgrund der Fülle an Treiberchips viel weniger schwierig, dies zu erreichen. Ein Stepper mit 8 Leitungen ist wie ein unipolarer Stepper gewickelt, aber die Leitungen sind nicht mit dem Motor verbunden. Diese Art von Motor kann in verschiedenen Konfigurationen verdrahtet werden.

Unipolare Schrittmotoren

Unipolare Schrittmotoren haben einen Mittelabgriff, der mit der positiven Versorgung an jeder der beiden Wicklungen verbunden ist. Die beiden Enden jeder Wicklung sind abwechselnd geerdet, um die Richtung des Magnetfelds umzukehren. Der Rotor würde proportional mehr Pole für höhere Winkelauflösungen benötigen. 30 Grad pro Schritt Motor ist eine übliche Permanentmagnetmotorkonstruktion. Steuersequenzen in den Wicklungen drehen den Motor. Der Magnet wird schrittweise gedreht und die beiden Hälften jeder Wicklung werden niemals gleichzeitig erregt.

Sowohl unipolare als auch bipolare Stepper werden in Projekten häufig verwendet. Sie haben jedoch ihre eigenen Vor- und Nachteile aus Sicht der Anwendung. Der Vorteil eines unipolaren Motors besteht darin, dass wir keine komplexe H-Brückenschaltung zur Steuerung des Schrittmotors verwenden müssen. Nur ein einfacher Treiber wie ULN2003A erledigt die Aufgabe zufriedenstellend. Es gibt jedoch einen Nachteil von unipolaren Motoren. Das von ihnen erzeugte Drehmoment ist deutlich geringer. Dies liegt daran, dass der Strom nur durch die Hälfte der Wicklung fließt. Daher werden sie in Anwendungen mit geringem Drehmoment verwendet.

Antwort

Bipolare Schrittgrundlagen

A Bipolarer Schrittmotor hat eine Wicklung pro Statorphase. Ein zweiphasiger bipolarer Schrittmotor hat 4 Leitungen. In einem bipolaren Schrittmotor haben wir keine gemeinsame Leitung wie in einem unipolaren Schrittmotor. Daher gibt es keine natürliche Umkehrung der Stromrichtung durch die Wicklung.

Ein bipolarer Schrittmotor hat eine einfache Verdrahtungsanordnung, aber sein Betrieb ist gering Komplex.Um einen bipolaren Stepper anzusteuern, benötigen wir einen Treiber IC mit einer internen H-Brückenschaltung. Dies liegt daran, dass der Strom umgekehrt werden muss, um die Polarität der Statorpole umzukehren. Dies kann nur über eine H-Brücke erfolgen. Es gibt zwei weitere Gründe für die Verwendung eines H-Brücken-IC

1. . Die Stromaufnahme eines Schrittmotors ist recht hoch. Der Mikrocontroller-Pin kann maximal bis zu 15 mA liefern. Der Stepper benötigt Strom, der etwa das Zehnfache dieses Wertes beträgt. Ein externer Treiber-IC kann so hohe Ströme verarbeiten.
2. Ein weiterer Grund für die Verwendung der H-Brücke ist, dass die Statorspulen nichts anderes als Induktor . Wenn der Spulenstrom die Richtung ändert, wird eine Spitze erzeugt. Ein normaler Mikrocontroller-Pin kann solche hohen Spitzen nicht tolerieren, ohne sich selbst zu beschädigen. Daher ist zum Schutz der Mikrocontroller-Pins eine H-Brücke erforderlich.

Der in den meisten bipolaren Schrittschnittstellenprojekten verwendete H-Brücken-IC ist L293D.

Schnittstelle zum Mikrocontroller

Zur Steuerung des Motors sind 4 Mikrocontroller-Pins erforderlich. Wir müssen den L293D mit einer 5-V-Versorgung sowie der Spannung versorgen, bei der der Motor betrieben werden muss. Da wir beide Treiber des IC verwenden, setzen wir den Aktivierungs-Pin für beide.

Schnittstellendiagramm

Es gibt drei verschiedene Möglichkeiten, wie wir den bipolaren Schrittmotor antreiben können –

1. Nur Eine der Phasenwicklungen wird gleichzeitig erregt. Das heißt, entweder AB oder CD wird erregt. Natürlich werden die Spulen so erregt, dass wir die richtige Polarität erhalten. Es wird jedoch nur eine Phase erregt. Diese Art des Schrittens ergibt ein geringeres Haltemoment, da nur eine Phase erregt wird.
2. Bei dieser Methode werden beide Phasen gleichzeitig aktiviert. Der Rotor richtet sich zwischen zwei Polen aus. Diese Anordnung ergibt ein höheres Haltemoment als die vorherige Methode.
3. Die dritte Methode wird für Halbschritte verwendet. Diese Methode wird allgemein verwendet, um den Schrittwinkel zu verbessern. Hier ist in Schritt 1 nur 1 Phase eingeschaltet, dann sind in Schritt 2 2 Phasen eingeschaltet, dann ist wieder nur eine Phase eingeschaltet und die Sequenz wird fortgesetzt.

Bipolare Schrittantriebe

Viele Unternehmen haben begonnen, ihre eigenen bipolaren Schrittantriebe zusammenzubauen. Es muss darauf geachtet werden, dass Sie den Schrittmotor richtig an den Antrieb anschließen. Außerdem muss der Antrieb in der Lage sein, ausreichend Strom für Ihren Stepper zu liefern. Der Mikrocontroller darf nur das Schritt- und Richtungssignal an den Frequenzumrichter senden. Diese Methode belegt nur zwei Mikrocontroller-Pins und ist sehr hilfreich bei Projekten, bei denen eine große Anzahl von Mikrocontroller-Pins für andere Funktionen erforderlich ist.

Unipolarer Stepper v / s Bipolarer Stepper

Sowohl unipolare als auch bipolare Stepper werden in Projekten häufig verwendet. Sie haben jedoch ihre eigenen Vor- und Nachteile aus Sicht der Anwendung. Der Vorteil eines unipolaren Motors besteht darin, dass wir keine komplexe H-Brückenschaltung zur Steuerung des Schrittmotors verwenden müssen. Nur ein einfacher Treiber wie ULN2003A erledigt die Aufgabe zufriedenstellend. Es gibt jedoch einen Nachteil von unipolaren Motoren. Das von ihnen erzeugte Drehmoment ist deutlich geringer. Dies liegt daran, dass der Strom nur durch die Hälfte der Wicklung fließt. Daher werden sie in Anwendungen mit geringem Drehmoment verwendet. Auf der anderen Seite sind bipolare Schrittmotoren etwas komplex zu verdrahten, da wir einen Stromumkehr-H-Brückentreiber-IC wie einen L293D verwenden müssen. Der Vorteil ist jedoch, dass der Strom durch die volle Spule fließt. Das vom Motor erzeugte Drehmoment ist im Vergleich zu einem unipolaren Motor größer.

Vielen Dank fürs Lesen 🙂