Schrittmotoren                          

Die Vollschrittsteuerung des Schrittmotors soll am Beispiel eines unipolaren Motors im Rechtslauf dargestellt werden. Die Bilder zeigen die beiden Erregerspulen L1-L3 und L2-L4, die durch eine Mittelanzapfung in je zwei Halbspulen unterteilt sind. An der Mittelanzapfung liegt die Betriebsspannung +Ub. Invertierende Verstärker, hier Transistoren, können die Enden der Halbspulen auf das Bezugspotential GND legen.

Hieraus ergeben sich in den Halbspulen zwei voneinander verschiedene Stromflussrichtungen. Wird eine der Halbspulen vom Strom durchflossen, entstehen in dem betroffenen Anker ein Nord- und ein Süd-Magnetpol. Wird die Halbspule gewechselt, kehrt sich die Stromflussrichtung des Ankers um und die Magnetpole wechseln. Werden beide Halbspulen eines Ankers vom Strom durchflossen, heben sich die Magnetfelder auf und es entstehen keine Magnetpole.

Schritt 1:

Von den Halbspulen sind L1 und L4 stromdurchflossen und bilden in den Polen die gekennzeichneten Nord- und Süd-Magnetfelder. Der dauermagnetisierte Rotor hat sich den magnetischen Kraftverhältnissen entsprechend, auf die Pole ausgerichtet.

Schritt 2:

Wird nun die Halbspule L4 abgeschaltet und an ihrer Stelle L2 vom Strom durchflossen, ergibt sich durch die Änderung der Stromflussrichtung ein Wechsel der Magnetpole im unteren Anker. Durch eine Drehung von 90° nach rechts, richtet sich der Rotor auf die neue Lage des Magnetfeldes aus.

Schritt 3:

Durch ein Abschalten der Halbspule L1 und das Einschalten der Halbspule L3 erfolgt nun einen Wechsel der Stromflussrichtung und damit eine Ummagnetisierung im rechten Anker. Auch hierauf reagiert der Rotor durch eine 90°-Drehung. Er hat sich nun in zwei Sprüngen, um insgesamt 180°, aus seiner Ausgangsposition entfernt.

Schritt 4:

Eine erneute Umpolung des Magnetfeldes im unteren Anker durch das Abschalten von L2 und die Aktivierung von L4 bewirkt den nächsten rechtsläufigen 90° Schritt des Rotors. Er beendet seinen 360° Umlauf, wenn diesem Schritt der bereits beschriebene Schritt 1 angefügt wird. Folgen hierauf die Schritte 2, 3, 4, usw.. wird der Motor in einen dauerhaften Rechtslauf versetzt, wie er im Film oben zu beobachten ist.

Umkehr der Drehrichtung:

Um einen Schrittmotor in den Linkslauf zu versetzen, müssen die oben genannten Schritte in umgekehrter Reihenfolge abgearbeitet werden. Nach Schritt 1 würden also die Schritte 4, 3, 2, 1 usw. folgen.

Der im obigen Beispiel benutzte Schrittwinkel von 90° wäre für die praktische Anwendung eines Schrittmotors zu grob. Durch eine Verfeinerung der Polanordnung benötigen kommerzielle Standard-Schrittmotoren 48 Schritte für eine Umdrehung. Hieraus ergibt sich ein Schrittwinkel von 7,5°. Andere Motoren zerlegen die Umdrehung in 200 Schritte was einem Schrittwinkel von 1,8° entspricht.