Was ist ein Bipolarer Schrittmotor?

Was ist ein Bipolarer Schrittmotor?

Definition des Bipolaren Schrittmotors

Ein bipolarer Schrittmotor ist definiert als ein Schrittmotor mit einer Wicklung pro Phase und ohne Mitteltap, der in der Regel vier Leitungen hat.

Haupttypen von Schrittmotoren

• Unipolar

• Bipolar

Bipolarer Schrittmotor

Ein bipolarer Schrittmotor ist definiert als ein Schrittmotor mit einer Wicklung pro Phase und ohne Mitteltap. Ein typischer bipolarer Schrittmotor hat vier Leitungen, die den beiden Enden jeder Wicklung entsprechen.

Der Vorteil eines bipolaren Schrittmotors besteht darin, dass er mehr Drehmoment als ein unipolarer Schrittmotor gleicher Größe erzeugen kann, da er die gesamte Wicklung anstelle nur der Hälfte verwendet. Der Nachteil ist, dass er einen komplizierteren Treiberkreis erfordert, der die Stromrichtung in jeder Wicklung umkehren kann.

Das folgende Diagramm zeigt die interne Struktur eines bipolaren Schrittmotors:

Der Rotor besteht aus einem Permanentmagneten mit Nord- (N) und Südpolen (S), während der Stator vier Elektromagnete (A, B, C, D) in Paaren (AB und CD) hat. Jedes Paar bildet eine Phase des Motors.

Wenn Strom durch eine der Wicklungen fließt, entsteht ein Magnetfeld, das die Polen des Rotors je nach Polarität des Stromes anzieht oder abstoßt. Durch das Umschalten der Stromrichtung in jeder Wicklung in einer spezifischen Sequenz kann der Rotor in Schritten rotieren.

Steuerung des Bipolaren Schrittmotors

Um einen bipolaren Schrittmotor zu steuern, müssen zwei Signale für jede Phase bereitgestellt werden: eines zur Steuerung der Stromrichtung (Richtungssignal) und eines zur Steuerung der Stromstärke (Schrittsignal). Das Richtungssignal bestimmt, ob der Strom von A nach B oder von B nach A in Phase AB und von C nach D oder von D nach C in Phase CD fließt. Das Schrittsignal bestimmt, wann der Strom in jeder Wicklung eingeschaltet oder ausgeschaltet wird.

Steuersignale

Um einen bipolaren Schrittmotor zu steuern, sind zwei Signale pro Phase erforderlich: ein Richtungssignal und ein Schrittsignal.

Steuermodi

Der Motor kann in Vollschritt-, Halbschritt- und Mikroschrittm Modi gesteuert werden, wobei jeder Modus Geschwindigkeit, Drehmoment, Auflösung und Glattheit unterschiedlich beeinflusst.

Vorteile

Bipolare Schrittmotoren können mehr Drehmoment als unipolare Schrittmotoren gleicher Größe erzeugen, da sie die gesamte Wicklung verwenden.

Anwendungen

Bipolare Schrittmotoren werden in Anwendungen mit präziser Positionierung und Geschwindigkeitssteuerung verwendet, wie z.B. Drucker, CNC-Maschinen und Robotik.

Fazit

Ein bipolarer Schrittmotor hat eine Wicklung pro Phase und keinen Mitteltap. Er erfordert einen Treiberkreis, meistens einen H-Brückenschaltkreis, um die Stromrichtung in jeder Wicklung umzukehren. Diese Motoren erzeugen mehr Drehmoment als unipolare Schrittmotoren gleicher Größe, verbrauchen aber mehr Energie und haben eine komplexere Verkabelung.

Ein bipolarer Schrittmotor kann in verschiedenen Modi gesteuert werden, wie z.B. Vollschritt, Halbschritt und Mikroschritt, je nach gewünschter Geschwindigkeit, Drehmoment, Auflösung und Glattheit der Bewegung. Jeder Modus hat seine eigenen Vor- und Nachteile und erfordert eine andere Sequenz von Signalen, um den Strom in jeder Wicklung umzuschalten.