Antriebstechnik

Schritt für Schritt zur optimalen Motorregelung

| Redakteur: Gerd Kucera

11. Oktober 2017 im VCC Würzburg: Jeder Teilnehmer des Motion-Seminars „Innovationenn in der Schrittmotortechnik“ erhält ein TMC5130-EVAL-KIT.
11. Oktober 2017 im VCC Würzburg: Jeder Teilnehmer des Motion-Seminars „Innovationenn in der Schrittmotortechnik“ erhält ein TMC5130-EVAL-KIT. (Bild: ©striZh - stock.adobe.com)

Über die Leistungsstärke eines Schrittmotorantriebs entscheidet die Treiberstufe. Bei der Suche des geeigneten Treiber-IC unterstützt das Motion-Seminar im VCC Würzburg den Schaltungsentwickler.

Während früher beim Design einer Schrittmotor-Ansteuerung im Wesentlichen nur der Strom und die Spannung richtig gewählt werden mussten, weisen moderne Motion-Controller und Treiber eine Vielzahl von Zusatzfunktionen auf. Diese ermöglichen zum Beispiel Funktionen zur Steigerung der Energieeffizienz, zur Erhöhung der Betriebssicherheit, zur Reduzierung der Geräuschentwicklung und zur Vereinfachung der Steuerung.

Hervorzuheben ist hier beispielsweise die stealthChop-Technologie des Treiberherstellers Trinamic, die es ermöglicht, einen Schrittmotor nahezu lautlos zu betreiben; lediglich mechanische Lagergeräusche sind hörbar.

Anders als bei herkömmlichen spannungsgesteuerten Verfahren wird bei stealthChop der Strom gemessen und von Zeit zu Zeit nachgeregelt. Damit wird das gleiche Drehmoment erreicht wie mit herkömmlichen Konstantstrom-Reglern; auch bei hohen Geschwindigkeiten in der Applikation.

Durch die Integration von Motion Controllern in die Treiber sind komplexe Beschleunigungsrampen und Positionsbewegungen möglich, ohne den Prozessor zusätzlich zu belasten.

Alle zeitkritischen Operationen werden in Hardware durchgeführt. Es sind lediglich die Rampenparameter einzugeben und eine Endposition zu bestimmen.

Überlastsituationen erkennen und vermeiden

Mit sensorlosen Verfahren wie stallGuard2 kann die Belastung des Motors ausgelesen und damit die Sicherheit des gesamten Systems erhöht werden. Überlastsituationen werden erkannt und gemeldet, bevor Schritte verlogen gehen. Wird zusätzlich noch mit der coolStep-Funktion der Strom in Abhängigkeit von der Belastung skaliert, erwärmt sich der Motor deutlich weniger. Motion Controller mit Closed-Loop-Funktionalität verwandeln den Schrittmotor in einen geregelten Servo. Der Motor wird in Abhängigkeit der Rotorposition bestromt. Damit lässt sich die höchste Dynamik und Energieeffizienz erreichen. Für ein Closed-Loop-System ist ein hochauflösender Encoder nötig.

Echtzeit-Ethernet zur schnellen Synchonisation

Neuerungen gibt es aber nicht nur bei der Ansteuerung des Motors, sondern auch bei den Schnittstellen zu Fernsteuerung des Antriebs. EtherCAT bietet hier echtzeitfähiges Ethernet zur schnellen Synchonisation von Motorachsen. Ein neuer Slave Controller von Trinamic vereint die EtherCAT-Funktionalität mit Motion Control.

Ein Hardware Motion Controller kann Motortreiber oder Encoder über verschiedenste Schnittstellen (Step/Dir, SPI, PWM, ABN) direkt und ohne Latenz ansteuern. Eine Variante mit integrierten Ethernet-PHYs bietet die derzeit kleinste Möglichkeit eine Motorsteuerung mit EtherCAT umzusetzen.

Ein Motion-Seminar für Antriebsentwickler

Um einen Einblick in diese neuen Technologien zu geben, veranstalten die Firmen Trinamic und MEV in Kooperation mit der ELEKTRONIKPRAXIS ein Motion-Seminar in Würzburg. Produktspezialisten geben eine Einführung die die Schrittmotortechnik und stellen aktuelle Funktionen vor. Detailliert werden verschiedene Chopper-Ansteuerungen verglichen und die Optimierung von sensorlosen Verfahren gezeigt. Abgerundet wird das Programm durch die Vorstellung von Closed-Loop-Servo-Stepper-Lösungen sowie die Ansteuerung mit EtherCAT.

Das Seminar richtet sich an Elektronik-Entwickler. Die Veranstaltung bietet genügend Zeit, um individuelle Fragen zu beantworten. Für die Teilnahme wird eine Schutzgebühr von 50 € (+ MwSt.) erhoben.

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