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Gleichstrommotor und Steuerschaltungen
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1. Aufbau des Gleichstrommotors
Erregerfeld Ankerfeld Überlagerung Erreger- + Ankerfeld
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Umkehr der Drehrichtung
Technische Realisierung mit Trommelanker
Technische Realisierung mit Trommelanker und Feldwicklung Schleifring mit Kohlebürste (Prinzip)
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Problem: nur halbe Umdrehung möglich!
Abhilfe: Umpolen der Ankerwicklung bei halber Umdrehung => Stromwender oder Kommutator
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Spannungsgleichung des Motors: (gilt auch für fremderregte Maschine) 𝑈𝑁 = 𝑈0 + 𝑅𝐴 ∗ 𝐼𝐴
Nebenschlussmotor
2. Schaltung des Gleichstrommotors
Erregerstrom IE ist konstant, da UN direkt an Erregerwicklung anliegt => Magnetfluss φ ist auch konstant!
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n-M-Kennlinie Nebenschlussmotor:
𝑛 = 𝑛0 − 𝐾 ∗ 𝑀
U
M
n0
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3. Schrittmotoren
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Vollschritt rechts Halbschritt rechts
A B C D
S1 0 1 0 1
S2 0 1 1 0
S3 1 0 1 0
S4 1 0 0 1
A B C D
S1 0 1 0 1
S2 0 1 0 0
S3 0 1 1 0
S4 0 0 1 0
S5 1 0 1 0
S6 1 0 0 0
S7 1 0 0 1
S8 0 0 0 1
„1“ Schalter geschlossen „0“ Schalter offen 12
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Schrittweite sw=90° im Vollschrittbetrieb, also 4 Schritte pro Umdrehung
3 Polpaare, 12 Schritte pro Umdrehung, Schrittweite sw=30°
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In Praxis meist 50 Polpaare, 200 Schritte pro Umdrehung, Schrittweite sw=1,8°
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4. Getriebemotoren
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Motor aus Motor Rechtslauf
Motor Linkslauf Problem: Schalter 1 und 2 oder Schalter 3 und 4 dürfen nicht gleichzeitig betätigt werden => Kurzschluss!
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5. Steuerschaltungen für Gleichstrommotoren
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4,2 V
0 V
5 V
0,7 V
Potentiale für Rechtslauf Stromfluss bei Rechtslauf
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Geschwindigkeitssteuerung über PWM
Signal an Enable1 und/oder Enable2 anlegen
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6. Servomotoren
Prinzip:
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• Das PWM-Eingangssignal wird in eine Gleichspannung gewandelt und vom Vergleicher mit der Spannung verglichen, die das Endpotentiometer liefert.
• Stimmen die Werte überein, ist die Servoposition korrekt und der Servo hält den Winkel. Stimmen die Werte nicht überein, setzt der Vergleicher über den Verstärkeden Motor in Gang.
• Der Motor treibt das Getriebe an, dessen Endachse mit dem Potentiometer verbunden ist.
• Die Endachse dreht sich und mit ihr das Potentiometer. • Sobald die zurückgeführte Potentiometerspannung mit dem PWM-Signal
übereinstimmt, ist der korrekte Winkel erreicht und wird vom Servo automatisch gehalten.
Funktionsweise:
Sensor ist im einfachsten Fall ein Potentiometer
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