TMC2300 treibt Schrittmotoren mit Batteriespannung

| Redakteur: Gerd Kucera

„Mittels Schrittmotorversorgung über Batteriespannung und neuen Steuerungs- und Diagnosetechnik sind mit dem TMC2300 gänzlich neue Anwendungen möglich.“
„Mittels Schrittmotorversorgung über Batteriespannung und neuen Steuerungs- und Diagnosetechnik sind mit dem TMC2300 gänzlich neue Anwendungen möglich.“ (Bild: Trinamic)

Schrittmotoren sind aufgrund hoher Zuverlässigkeit und niedriger Kosten der geeignete Antrieb für eine Vielzahl von Anwendungen. Der Stepper Controller TMC2300 erweitert diese jetzt um batteriebetriebene Lösungen.

Die Zeiten, in denen Schrittmotoren im Voll- oder Halbschrittbetrieb spannungsgesteuert eingesetzt wurden, sind lange vorbei. Geblieben jedoch ist der Makel: Schrittmotortechnik ist laut. Mit cleveren den Algorithmen hat Trinamic gegengesteuert: Die Schrittabtastung StealthChop sorgt für eine geräuschlose Betriebsart, bei der nur noch die Lagergeräusche zu hören sind. Anders als bei anderen spannungsgesteuerten Ansteuerungen wird hier der Strom nachgeführt, sodass keine Drehmomentverluste bei höheren Geschwindigkeiten zu erwarten sind.

Mit dieser StealthChop-Technik ausgestattet ist auch der jetzt neue Single-Chip-Motortreiber TMC2300, der zusätzlich die patentierte Trinamic-Technik StallGuard nutzt.

Diese hochauflösende Gegen-EMK-basierte Lasterkennung in StallGuard erfasst ohne zusätzlichen mechanischen Schalter oder Sensor die Endlage eines Antriebs. Damit erübrigt sie verschleißbehaftete mechanische Komponenten und spart gerade in kostensensitiven Anwendungen das zusätzliche Bauteil.

Basierend auf den Lastwinkelinformationen des StallGuard-Verfahrens sorgt im TMC2300 das Verfahren CoolStep eine lastabhängige Anpassung des Motorstromes. Damit wird keine vollwertige Closed-Loop-Regelung ersetzt, es lässt sich aber trotzdem in vielen Anwendungen die Drehmoment-Reserve reduzieren, um dadurch bis zu 70% des Motorstroms einzusparen.

Untergebracht ist der Treiber TMC2300 im QFN20-Gehäuse mit 3 mm x 3 mm Kantenlänge und ist damit der weltweit kleinste Zwei-Phasen-Schrittmotortreiber für Betriebsströme bis 1,2 A(RMS). Für batteriebetriebene Schrittmotor-Anwendungen mit einer Standby-Stromaufnahme von unter 50 nA ermöglicht dieser Baustein neue Lösungen in Mobilgeräten, IoT-Umgebungen, Drucker, Scanner, Türschlösser und anderes mehr.

Wesentliche Merkmale des sofort erhältlichen Motor-Chips sind: Spannungsbereich 1,8 bis 11 VDC für batteriebetriebene Geräte mit mindestens zwei AA-Batterien oder NiMH-Akkus und alternativ eine oder zwei Li-Ion-Zellen, Single-Wire-Schnittstelle UART & Step/Dir, bis zu 256-fache Mikroschritt-Auflösung.

Michael Randt, Gründer und Geschäftsführer von Trinamic, verdeutlicht: „Der sehr niedrige Stromverbrauch wird durch den besonders niedrigen RDS(on) des Power-MOSFET mit interner Ladungspumpe erreicht. In Kombination mit CoolStep, für längere Betriebszeiten und bis zu 90% Energieersparnis, ist TMC2300 geeignet für batteriebetriebene Applikationen und Handheld- bzw. POS-Geräte. Darüber hinaus ist der Motortreiber gut gerüstet für IoT-Geräte wie intelligente Heizkörperventile in der Heimautomation sowie Geräte in der Medizintechnik.“

Die Verknüpfung von StealthChop2 und StallGuard4 erlauben beispielweise eine sensorloser Referenzfahrt, wodurch Endschalter entbehrlich werden. Dies ermöglicht jetzt neue Anwendungsfälle für Mobilgeräte. Mit dem TMC2300 ist es auch möglich, stationäre Geräte in tragbare und batteriebetriebene Systeme umzuentwicklen, ohne die Benutzerfreundlichkeit einzuschränken.

Schrittmotoren: Fünf Tipps zu Stepper-Antrieben

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13.08.18 - Sind hohes Drehmoment und präzise Positionierung bei niedrigen Drehzahlen notwendig, empfiehlt Antriebstechnik-Experte Michael Randt Schrittmotoren. lesen

Datenblatt des Motor-Treibers TMC2300 (PDF, 69 Seiten, 1,7 MByte)

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