Was ist ein Motor-Treiber?
Ein Motor-Treiber ist ein Gerät, das zur Steuerung des Antriebs im Zusammenhang mit der Motordrehung verwendet wird. In Verbindung mit einem Computer, z. B. einem Mikrocomputer, steuert er das Timing und die Geschwindigkeit der Motordrehung, indem er die entsprechende Spannung und den entsprechenden Strom anlegt.
Der Motor-Treiber-IC, das Herzstück des Motor-Treibers, ist extrem klein und hat daher den Vorteil, dass er im Vergleich zum Aufbau einer separaten Motorsteuerungsschaltung durch die Kombination von Einzelkomponenten weniger Platz benötigt. Darüber hinaus sind einige Motortreiber mit Schutzfunktionen gegen Überstrom und Überhitzung ausgestattet, so dass der Benutzer den Motor sicher steuern kann.
Einsatzmöglichkeiten von Motor-Treibern
Die Auswahl des geeigneten Motor-Treibers richtet sich nach der Art des Motors. Typische Motoren sind bürstenbehaftete Gleichstrommotoren, bürstenlose Motoren, Schrittmotoren und Linearmotoren.
Gleichstrommotoren sind einfach und kostengünstig und daher vielseitige Motoren, die in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, darunter auch in Haushaltsgeräten wie Waschmaschinen. Sie werden auch in Linearmotoren verwendet, bei denen die Magnetpole durch Änderung der Stromrichtung verändert werden. Der lineare Shinkansen ist ein synchroner Linearmotor, für dessen Steuerung Motor-Treiber verwendet werden, da die Antriebskraft durch Änderung der Magnetpole der Schienen erreicht wird.
Funktionsprinzip von Motor-Treibern
Das Funktionsprinzip eines Motor-Treibers hängt von der Art des zu steuernden Motors ab. Insbesondere die Konfiguration der Brückenschaltung für die Schaltspannung ist unterschiedlich.
Motor-Treiber für Gleichstrommotoren beispielsweise steuern die Drehrichtung, indem sie die Richtung des zu den Elektromagneten fließenden Stroms umschalten. Wird beispielsweise ein mit hoher Geschwindigkeit drehender Motor mit einem Strom in entgegengesetzter Richtung beaufschlagt, kann die Drehung gebremst und damit die Geschwindigkeit verringert werden.
In diesem Fall wird eine Halbbrückenschaltung mit mehreren Transistoren aufgebaut. Die Kombination der Transistoren bestimmt die Richtung des Stromflusses. Bei bürstenlosen Motoren und Schrittmotoren steuert die Halbbrückenschaltung den Strom entsprechend der Anzahl der Spulen (Anzahl der Phasen), die vom Motor gezogen werden.
Bei bürstenlosen Motoren kann dies einphasig oder dreiphasig sein, bei Schrittmotoren zweiphasig oder fünfphasig. Andere Methoden zur Steuerung der Drehzahl umfassen eine Kombination aus PWM-Steuerung, die die Breite der Impulsspannung moduliert, und PWM-Steuerung, die die Drehzahl steuert.
Weitere Informationen zu Motor-Treibern
Bürstenlose Motoren und Schrittmotoren
Der Markt für Motor-Treiber lässt sich grob in die bereits erwähnten Gleichstrommotoren (mit Bürsten), bürstenlose Motoren und Schrittmotoren unterteilen. Bürsten-Gleichstrommotoren sind einfach zu handhaben, da sie leicht durch Anlegen einer Spannung angetrieben werden können, aber sie sind in einem Markt, in dem viele verschiedene Arten von Motoren verfügbar sind, kostenintensiv.
Bürstenlose Motoren werden in PC-Lüftern und anderen Anwendungen eingesetzt, bei denen ein relativ effizienter Betrieb und hohe Zuverlässigkeit erforderlich sind. Schrittmotoren zeichnen sich, wie der Name schon sagt, durch ihre Fähigkeit aus, eine fortschrittliche Steuerung der Motordrehung zu ermöglichen, und werden in industriellen Anwendungen wie der hochpräzisen Steuerung von Aktuatoren für die Fabrikautomatisierung und in Verbrauchergeräten wie Druckern eingesetzt.
Im Automobilmarkt, wie er durch die jüngste Umstellung auf Elektrofahrzeuge gekennzeichnet ist, ist der hocheffiziente Betrieb von Motoren mit Hilfe von Motor-Treibern von entscheidender Bedeutung, da sie einen breiten Bereich der Motorsteuerung unterstützen, von hohem Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen bis hin zu hohen Drehzahlen, und die Lebensdauer der Batterie bis zur Entladung direkt die Fahrstrecke beeinflusst. Um dies zu realisieren, ist die PWM-Steuerung des Motor-Treibers mit Hilfe eines Mikrocontrollers eine wesentliche Technologie zusammen mit der Inverter-Steuerungstechnologie für eine hohe Ausgangsleistung für den Einsatz im Fahrzeug.
Obwohl Motor-Treiber ein technisches Gebiet mit einer Vielzahl von Möglichkeiten sind, können selbst Anfänger ihre eigenen Motor-Treiber aus einzelnen Komponenten bauen, erfordert die Steuerung in vollem Umfang ein Verständnis der Prinzipien des Motorbetriebs, der Steuerungsalgorithmen und der Software-Unterstützung durch einen Mikrocontroller.
Daher enthalten einige neuere Motor-Treiber Innovationen, die es dem Benutzer leicht machen, sie mit Hilfe einer speziellen Anwendungssoftware zu nutzen.